段鑲鋒黃昱夫婦最新Nature大作：范德瓦爾斯金屬-半導體結逼近肖特基-莫特極限

【引言】

金屬電極和半導體材料接觸形成的結是電子和光電子器件的關鍵組成部分。金屬半導體結的特征在于能壘為肖特基勢壘，在理想情況下，能夠通過肖特基-莫特法則，基于能級的相對對準來預測其高度。然而，這種理想的物理現象很少在實驗中實現，因為在典型的金屬-半導體界面處不可避免地產生化學無序性和固定費米能級。

【成果簡介】

北京時間2018年5月17日，Nature在線發表了加州大學洛杉磯分校的段鑲鋒教授、黃昱教授（共同通訊作者）團隊題為“Approaching the Schottky–Mott limit in van der Waals metal–semiconductor junctions”的文章，研究報道了范德瓦爾斯金屬半導體結的創建，金屬薄膜被層壓到二維半導體上而沒有直接的化學鍵合，形成基本上不受化學無序和固定費米能級約束的界面。肖特基勢壘高度接近肖特基-莫特極限，由金屬的功函數決定，因此高度可調。通過轉移具有與MoS₂價帶邊緣匹配的功函數的金屬膜（Ag或Pt），獲得了在室溫下具有兩端電子遷移率260cm²/V·S和空穴流動性175cm²/V·S的晶體管。此外，通過使用具有不同功函數的不對稱接觸對，研究展示了開路電壓為1.02V的Ag-MoS₂-Pt光電二極管。不僅在實驗上驗證了理想金屬半導體連接點的基本極限，而且還定義了可用于高性能電子和光電子的金屬集成的高效無損的策略。

【圖文導讀】
圖1.范德瓦爾斯金屬半導體結的圖解和結構表征

圖2. 具有沉積和轉移金屬電極的MoS₂晶體管的轉移特性

圖3. 通過實驗確定不同金屬的肖特基勢壘高度

圖4. Ag-MoS₂-Pt MSM光電二極管具有不對稱的Ag-Pt電極

文獻鏈接：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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