段镶锋黄昱夫妇最新Nature大作：范德瓦尔斯金属-半导体结逼近肖特基-莫特极限

【引言】

金属电极和半导体材料接触形成的结是电子和光电子器件的关键组成部分。金属半导体结的特征在于能垒为肖特基势垒，在理想情况下，能够通过肖特基-莫特法则，基于能级的相对对准来预测其高度。然而，这种理想的物理现象很少在实验中实现，因为在典型的金属-半导体界面处不可避免地产生化学无序性和固定费米能级。

【成果简介】

北京时间2018年5月17日，Nature在线发表了加州大学洛杉矶分校的段镶锋教授、黄昱教授（共同通讯作者）团队题为“Approaching the Schottky–Mott limit in van der Waals metal–semiconductor junctions”的文章，研究报道了范德瓦尔斯金属半导体结的创建，金属薄膜被层压到二维半导体上而没有直接的化学键合，形成基本上不受化学无序和固定费米能级约束的界面。肖特基势垒高度接近肖特基-莫特极限，由金属的功函数决定，因此高度可调。通过转移具有与MoS₂价带边缘匹配的功函数的金属膜（Ag或Pt），获得了在室温下具有两端电子迁移率260cm²/V·S和空穴流动性175cm²/V·S的晶体管。此外，通过使用具有不同功函数的不对称接触对，研究展示了开路电压为1.02V的Ag-MoS₂-Pt光电二极管。不仅在实验上验证了理想金属半导体连接点的基本极限，而且还定义了可用于高性能电子和光电子的金属集成的高效无损的策略。

【图文导读】
图1.范德瓦尔斯金属半导体结的图解和结构表征

图2. 具有沉积和转移金属电极的MoS₂晶体管的转移特性

图3. 通过实验确定不同金属的肖特基势垒高度

图4. Ag-MoS₂-Pt MSM光电二极管具有不对称的Ag-Pt电极

文献链接：Approaching the Schottky–Mott limit in van der Waals metal–semiconductor junctions（Nature,2018,DOI: 10.1038/s41586-018-0129-8）

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