Systematic Investigation of the Intrinsic Channel Properties and Contact Resistance of Monolayer and Multilayer Graphene FET
采用四探针测量方法，通过排除接触电阻，系统地研究了单层和多层石墨烯的本征沟道特性随层数的变化。我们表明，从石墨到双层石墨烯的归一化薄层电阻率的连续变化由一个独特的性质决定，即，带重叠，其从双层石墨烯的1 meV显著增加到八层的11 meV，并且最终达到石墨的40 meV。然而，单层石墨烯由于特殊的线性分散而显示出温度依赖性的偏差。此外，接触电阻率提取的情况下，典型的铬/金电极。观察到的高接触电阻率，其变化三个数量级（从~103到106欧姆微米），可能会显著掩盖单层石墨烯通道的出色性能，表明其在未来研究中的重要性。
2010-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Reproducible Monolayer MoS2 Devices Free of Resist Contamination by Gold Mask Lithography
针对传统光刻工艺易污染二维材料、导致电学接触差的问题，本研究提出金掩模光刻制备法，成功制备洁净接触的单层MoS₂晶体管，验证了其无污染制备的有效性及集成电路应用潜力。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Designing electrical contacts to MoS$_2$ monolayers: A computational study
研究原因，为什么单层二硫化钼（MoS $_2$）似乎达不到其在柔性纳米电子学中的潜力，我们发现接触的性质比半导体本身起着更重要的作用。为了理解MoS $_2$ /金属接触的本质，我们对接触区的几何结构、成键结构和电子结构进行了从头算密度泛函理论计算.我们发现，最常见的接触金属（Au）是相当低效的电子注入到单层MoS $_2$，并提出Ti作为合适的替代电极材料的代表性例子。
2012-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Low Resistance Ohmic Contact to P-type Monolayer WSe2
针对p型单层WSe2接触电阻高且取代掺杂失效的问题，本文利用WSe2/α-RuCl3异质结构的III型能带排列实现高空穴掺杂，获得室温低阻欧姆接触并制成高性能p型晶体管。
2023-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional edge contacts to a monolayer semiconductor
将电接触集成到范德华（vdW）异质结构中对于实现电子和光电功能至关重要。然而，迄今为止，还没有可扩展的方法来获得对掩埋单层二维（2D）半导体的电访问。在这里，我们报告可行的边缘接触形成六方氮化硼（hBN）封装单层钼$_2$。通过结合反应离子蚀刻、原位Ar $^+$溅射和退火，我们实现了相对低的边缘接触电阻、高迁移率（高达~30 cm $^2$ /Vs）和高导通电流密度（在V $_{\rm DS}$ = 3V时>50 uA/um），与顶部接触相当。此外，原子平滑的hBN环境还在制造过程中保留了固有的MoS $_2$通道质量，导致116 mV/dec的陡峭亚阈值摆幅，且滞后可忽略不计。因此，边缘接触对于封装的异质结构器件的大规模实际实现是非常有希望的，特别是那些涉及空气敏感材料的器件，并且可以任意窄，这为2D器件占用面积的进一步缩小打开了大门。
2019-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Strongly Enhanced Gilbert Damping in 3d Transition Metal Ferromagnet Monolayers in Contact with Topological Insulator Bi2Se3
铁磁金属薄膜的工程吉尔伯特阻尼对于开发和设计超高速自旋电子器件具有重要意义。基于Gilbert阻尼的散射理论，我们将原来用于研究磁晶各向异性的力矩法推广到理论上确定铁磁金属的Gilbert阻尼。利用该方法研究了典型的拓扑绝缘体Bi2Se3接触的3D过渡金属铁磁体、钴和镍单层膜的吉尔伯特阻尼。令人惊讶的是，我们发现，他们的吉尔伯特阻尼强烈增强约一个数量级，与阻尼的散装和独立的单层相比，由于强自旋轨道耦合的Bi2Se3。我们的工作提供了一个有吸引力的路线，剪裁吉尔伯特阻尼铁磁金属薄膜，把它们与拓扑绝缘体。
2019-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Oxidized-monolayer Tunneling Barrier for Strong Fermi-level Depinning in Layered InSe Transistors
在基于二维半导体的场效应晶体管和光电子器件中，金属-半导体结是决定器件性能的关键因素之一。界面能隙态引起的费米能级钉扎效应严重限制了结特性的可调谐性，包括势垒高度和接触电阻。一个隧道接触方案已被提出来解决FL钉扎问题的金属-2D-半导体结，而实验实现仍然是难以捉摸的。在这里，我们表明，氧化单层启用隧穿势垒可以实现一个显着的FL脱钉在硒化铟（InSe）晶体管，表现出0.5的大钉扎因子和高度调制的肖特基势垒高度。FL脱钉可以归因于作为高质量隧穿接触的结果的金属和无序诱导的间隙状态的抑制。结构表征表明均匀和原子级薄的表面氧化层固有的范德瓦尔斯材料和原子级尖锐的氧化物-2D-半导体界面的性质。此外，通过有效地降低肖特基势垒高度，我们实现了2160厘米$^2$ /Vs的电子迁移率和65 meV的接触势垒在两端InSe晶体管。在具有氧化单层的高迁移率InSe晶体管中实现强FL脱钉提供了一种可行的策略，以在先进的电子学和光电子学的接触工程中利用层状半导体。
2019-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Concurrent growth and formation of electrically contacted monolayer transition metal dichalcogenides on bulk metallic patterns
虽然二维（2D）材料的新物种和性质以非常规律的方式被报道，但该领域的一个重要瓶颈是可控地将材料加工成工作设备的能力。我们报告了一种化学气相沉积工艺，该工艺以确定性的方式在光刻限定的块状金属图案周围选择性地生长2D材料，该图案同时提供与材料的生长接触。在过渡金属的图案化区域上和周围可控地生长具有高达数百微米的横向范围的单层膜。通过使用金属图案和基于氧化物的前体的不同组合，也观察到异质结构的MoS 2/WS 2生长。该材料显示出强发光、单层拉曼特征和相对大的晶畴。除了在大区域上确定性地和选择性地产生高光学质量单层材料之外，金属图案保持导电性，因此具有向材料提供生长态金属接触的优点，从而为简单的器件制造和大规模生产提供了途径
2016-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Semimetal-Monolayer Transition Metal Dichalcogenides Photodetectors for Wafer-Scale Ultraviolet Photonics
原子薄的二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD），例如MoS $_2$，由于强光物质相互作用而成为纳米级光子学的有希望的候选者。然而，由于肖特基接触的高接触电阻，金属-单层MoS $_2$界面处的金属感生能隙（MIGS）态引起的费米能级钉扎限制了基于常规金属的光电子器件的应用。另一方面，半金属-TMD-半金属器件可以克服这种限制，其中MIGS被充分抑制并且可以导致欧姆接触。在这里，我们展示了铋单层（1 L）的MoS $_2$ -铋器件的光电性能与欧姆电接触和非凡的光电性能。为了解决圆片规模的生产，我们使用化学气相沉积方法生长了全覆盖的1 L MoS $_2$。我们测量了在77 K下在UV范围内的300 A/W的高光响应度，其转化为约1000或$10^5$ %的外量子效率（EQE）。我们发现，我们的器件在77 K下的90%上升时间为0.1 ms，这表明当前器件可以以~ 10 kHz的速度工作。大阵列器件制造、高灵敏度和高速响应的组合为包括集成光电子电路的光子学应用提供了巨大的潜力。
2023-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Statistical Analysis of Contacts to Synthetic Monolayer MoS2
二维（2D）半导体是用于缩放晶体管的有希望的候选者，因为它们在单层极限下不受迁移率退化的影响。然而，诸如MoS 2的2D半导体的亚10 nm缩放受到接触电阻的限制。在这项工作中，我们第一次展示了一个统计研究金接触化学气相沉积单层二硫化钼使用传输线模型（TLM）结构，电介质封装前后。我们报告的接触电阻值低至330 ohm-um，这是迄今为止报告的最低值。我们进一步研究了Al 2 O3封装对接触电阻和其他器件指标变化的影响。最后，我们注意到在背栅配置的短沟道器件的TLM模型中的一些偏差，并讨论可能的修改，以提高模型的准确性。
2022-02-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Monolayer MoS2 field effect transistor with low Schottky barrier height with ferromagnetic metal contacts
二维MoS 2由于其奇异的性质而成为纳米电子学和自旋电子学的有前途的材料。然而，金属半导体MoS 2界面处的高接触电阻仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们报告的场效应晶体管器件使用单层二硫化钼通道和坡莫合金（Py）作为铁磁（FM）金属接触的电子特性。采用化学气相沉积技术在SiO2/Si衬底上直接生长单层MoS 2沟道。电流随背栅电压的增加表明FET特性的可调谐性。Py/MoS 2接触的肖特基势垒高度（SBH）估计为+28.8 meV（零偏压），这是迄今为止报道的任何直接金属（磁性或非磁性）/单层MoS 2接触的最小值。随着栅极电压（+10V）的施加，SBH显示出急剧减小至-6.8meV的值。负的SBH揭示了Py/MoS 2接触的欧姆行为。具有FM接触的受控欧姆性质的低SBH是基于MoS 2的自旋电子学的主要要求，因此在本研究中使用直接生长的MoS 2沟道可以为大规模应用的高性能器件铺平道路。
2019-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Designing Efficient Metal Contacts to Two-Dimensional Semiconductors MoSi$_2$N$_4$ and WSi$_2$N$_4$ Monolayers
与二维（2D）半导体的金属接触在现代电子和光电子器件中普遍存在。然而，这种接触经常受到强烈的费米能级钉扎（FLP）效应的困扰，这降低了肖特基势垒高度（SBH）的可调谐性，并降低了基于2D半导体的器件的性能。在这项工作中，我们表明，单层MoSi $_2$ N $_4$和WSi $_2$ N $_4$ -一个最近合成的二维材料类具有特殊的机械和电子性能-表现出强烈抑制FLP和宽范围可调SBH时，与金属接触。获得了S=0.7的异常大的SBH斜率参数，其优于绝大多数其他2D半导体。这种令人惊讶的行为源于MoSi $_2$ N $_4$和WSi $_2$ N $_4$的独特形态。外围的Si-N层形成保护半导体内核免受金属接触的干扰的原生原子层，从而抑制FLP。我们的研究结果揭示了MoSi $_2$ N $_4$和WSi $_2$ N $_4$单层膜作为设计高性能和节能的2D纳米器件的新型2D材料平台的潜力。
2020-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mobility enhancement and highly efficient gating of monolayer MoS2 transistors with Polymer Electrolyte
我们报告的单层二硫化钼（MoS 2）的设备使用一个薄层的聚合物电解质组成的聚（环氧乙烷）（PEO）和高氯酸锂（LiClO 4）作为接触势垒还原剂和通道迁移率助推器的电气特性。我们发现，裸露的MoS 2器件（没有聚合物电解质）在Si/SiO2上制作有低的沟道迁移率和大的接触电阻，这两个严重限制了器件的场效应迁移率。在器件顶部沉积一层薄薄的PEO/LiClO 4不仅可以显著降低接触电阻，而且可以提高沟道迁移率，使器件的场效应迁移率提高三个数量级。当聚合物电解质用作栅极介质时，由于强栅极-沟道耦合，MoS 2场效应晶体管表现出优异的器件特性，例如接近理想的亚阈值摆幅和106的开/关比。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible Switching of Charge Injection Barriers at Metal/Organic-Semiconductor Contacts Modified with Structurally Disordered Molecular Monolayers
金属/半导体界面通过电荷注入势垒的形成来控制半导体器件的操作，电荷注入势垒可以通过调节金属功函数来控制。然而，控制能力通常限于静态。我们表明，可以赋予一个动态的性质，使用电极表面改性与结构无序的分子单层的接口。界面处的势垒高度通过外部电场以可逆的方式显著改变。结果，观察到通过界面的载流子输运性质的急剧变化，例如金属/有机半导体/金属二极管的可逆极性反转。
2014-01-12 cond-mat.mtrl-sci
High-performance monolayer MoS2 field-effect transistor with large-scale nitrogen-doped graphene electrodes for Ohmic contact
有限的肖特基势垒和单层MoS 2与电极之间的大接触电阻是发展高性能场效应晶体管（FET）的主要瓶颈，阻碍了低温下谷自旋输运等本征量子行为的研究。已经开发了栅极可调石墨烯电极平台以改善MoS 2 FET的性能。然而，原始石墨烯的功函数与MoS 2的导带之间的固有不对准导致FET的大阈值电压，因为仅在非常高的栅极电压和载流子浓度（~1013 cm-2）下观察到欧姆接触行为。在这里，我们提出了高性能的单层二硫化钼场效应晶体管欧姆接触在适度的栅极电压通过使用化学气相沉积（CVD）氮掺杂的石墨烯具有高的本征电子载流子密度。CVD氮掺杂石墨烯和单层MoS 2混合FET平台在零栅极电压下表现出-54.2V的大的负偏移阈值电压和无势垒欧姆接触。与原始石墨烯电极平台相比，氮掺杂石墨烯的透明接触导致单层MoS 2 FET的导通电流提高了214%，场效应载流子迁移率提高了四倍。输运测量以及热退火前后的拉曼和X射线光电子能谱学分析表明，CVD氮掺杂石墨烯中的原子C-N键合是电子掺杂的主导效应。大规模的氮掺杂石墨烯电极为高性能器件的开发和独特量子行为的研究提供了一个很有前途的器件平台。
2019-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the Schottky barrier at MoS2|metal contacts by inserting a BN monolayer
制作与二维半导体MoS 2的金属接触而不产生肖特基势垒是一个挑战。使用密度泛函计算，我们表明，虽然肖特基势垒的电子服从肖特基-莫特规则的高功函数（$\gtrsim 4.7$ eV）的金属，费米能级被钉扎在0.1-0.3 eV以下的导带边缘的低功函数金属的二硫化钼，由于金属-二硫化钼相互作用。在金属和MoS 2之间插入氮化硼（BN）单层破坏了这种相互作用，并恢复了MoS 2的电子结构。此外，BN层使Co和Ni的金属功函数降低了$\sim 2$ eV，并且能够使费米能级与MoS 2导带对齐。通过吸附单个BN层的表面改性是实现肖特基势垒高度消失的实用方法。
2015-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Atomically-thin Ohmic Edge Contacts Between Two-dimensional Materials
随着电子器件尺寸的减小，电接触所起的作用不断增加，最终将主导整个器件体积和总电阻。这对于半导体过渡金属二硫属化物（TMD）的单层尤其成问题，所述半导体过渡金属二硫属化物是原子薄电子器件的有希望的候选者。与它们的理想电接触将需要使用类似薄的电极材料，同时保持低接触电阻。在这里，我们报告了一种可扩展的方法来制造欧姆石墨烯边缘接触到两个代表性的单层TMD-MoS 2和WS 2。石墨烯和TMD层横向连接，具有晶片级均匀性，没有可观察到的重叠或间隙，以及30 k $Ω$ $μ$ m的低平均接触电阻。所得石墨烯边缘接触在室温下显示线性电流-电压（IV）特性，欧姆行为保持到液氦温度。
2016-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nature of carrier injection in metal/2D semiconductor interface and its implications to the limits of contact resistance
过渡金属二硫属化合物（TMDC）单层膜具有优异的电学和光学性质。然而，这些二维（2D）器件的性能往往受到金属接触界面提供的大电阻的限制。到目前为止，从金属到2D TMDC层的载流子注入机制仍然不清楚，肖特基势垒高度（SBH）和接触电阻（Rc）的报道差异很大，特别是在单层极限下。在本工作中，我们采用理论和实验相结合的方法，在Au和Ni接触的单层MoS_2器件中得出以下结论：（i）载流子通过两个势垒的级联注入源极接触-势垒高度由金属和TMDC层之间的相互作用程度决定;（ii）由于注入势垒的多维性，传统的Richardson方程变得无效，利用Bardeen-Tersoff理论，我们导出了描述这种复合势垒的Richardson方程的适当形式;（iii）我们提出了一种新的传输长度法（TLM）的SBH提取方法，可靠地提取SBH通过消除任何混杂效应的温度依赖性的沟道电阻变化;（iv）我们推导出的兰道极限的接触电阻在这样的设备中实现。将极限与实验获得的接触电阻进行比较，发现技术改进的空间很大。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contact and Friction of Nano-Asperities: Effects of Adsorbed Monolayers
分子动力学模拟被用来研究一个刚性的，非粘性的，半径为30 nm的球形尖端和一个平坦的弹性基板覆盖的流体单层的吸附链分子之间的接触。先前对裸露表面的研究表明，从离散原子构成的任何尖端上存在的球体的原子尺度偏差导致与连续理论的显着偏差和摩擦力的显着变化。引入一个吸附单分子层会导致较大的偏离连续理论，但减少了不同原子结构的尖端之间的变化。虽然膜是流体，但它保持接触，并且除了在高载荷下的某些尖端之外，定性地表现为薄的弹性涂层。的时刻或外部限制的压力分布和计数接触原子的基础上的接触面积的措施进行了比较。尖端原子的数量在一个时间间隔内接触增长的时间间隔的权力时，膜是存在的，并与裸露表面的时间间隔grammically。通过以恒定速度移动尖端或用弹簧拉动尖端来测量摩擦力。在小载荷下，静摩擦和动摩擦都随载荷线性增加。薄膜状态的转变导致在大载荷下的非线性行为。摩擦力与接触面积的相关性不如载荷明显。
2009-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Metal-insulator transition in monolayer MoS$_2$ via contactless chemical doping
本研究通过石墨烯衬底的非接触式化学掺杂调控单层MoS$_2$的化学势，实现了金属-绝缘体转变，并发现镜像孪晶界的一维态可作为室温化学势传感器。
2021-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Statistical Study of Deep Sub-Micron Dual-Gated Field-Effect Transistors on Monolayer CVD Molybdenum Disulfide Films
具有1.8 eV直接带隙的单层二硫化钼（MoS 2）是一种有前途的二维材料，在下一代纳米电子应用中有可能超过石墨烯。本文采用化学气相沉积（CVD）方法在Si/SiO_2衬底上制备单层MoS_2薄膜，并对基于双栅MoS_2场效应晶体管的器件性能进行了全面的研究。超过100个设备进行了研究，以获得在CVD二硫化钼的设备性能的统计描述。我们检查和缩小规模的晶体管的沟道长度为100 nm，并实现了创纪录的高漏电流62.5 mA/mm的CVD单层二硫化钼膜以往报道。我们进一步提取了低功函数金属Ti在单层CVD MoS 2上的本征接触电阻，其期望值为175 Ω.mm，通过适当的选通可以显著降低到10 Ω.mm。最后，得到了不同沟道长度下载流子的场效应迁移率（μFE）。考虑到接触电阻的影响，单层CVD MoS 2薄膜的平均和最大本征μFE分别为13.0和21.6 cm 2/Vs。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semimetal Contacts to Monolayer Semiconductor: Weak Metalization as an Effective Mechanism to Schottky Barrier Lowering
本文通过第一性原理计算系统研究了 Bi 和 Sb 与六种单层 TMDC 半导体的接触特性，揭示弱金属化诱导的 MIGS 可有效降低 n 型肖特基势垒，并提出修正的 Schottky-Mott 规则，为二维半导体器件电极选择提供理论依据。
2022-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Density-dependent spin susceptibility and effective mass in monolayer MoSe2
本研究利用铋接触的三栅极器件在单层 MoSe2 中实现低密度欧姆接触与高迁移率，观测到金属-绝缘体相变、量子振荡序列、增强的自旋磁化率及密度依赖的有效质量，确立了其作为探索相互作用驱动量子态平台的地位。
2025-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Discovery of Kagome Materials in Transition Metal Oxide Monolayers
针对体相Kagome材料单层易失稳的问题，本研究提出“1+3”设计框架，通过高通量计算筛选349种候选材料，发现12种热力学稳定的Kagome单层，为低维Kagome材料及量子现象研究提供新策略。
2025-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrathick MA$_2$N$_4$(M'N) Intercalated Monolayers with Sublayer-Protected Fermi Surface Conduction States: Interconnect and Metal Contact Applications
本研究通过计算预测超厚MA₂N₄(M'N)插层单层膜具有亚层保护的费米面导电态，可用于后端互连及金属电极，并展示MoSi₂N₄(MoN)对二维WSe₂的准欧姆接触。
2023-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interfacial Oxidation Enables Charge-Transfer Contacts and Degenerate n-Doping in Monolayer MoS$_2$
Elettra - Sincrotrone Trieste S.C.p.A（的里雅斯特电子同步加速器股份有限公司）；University of Udine（乌迪内大学）；University of Trieste（的里雅斯特大学）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM - CSIC)（马德里材料科学研究所（CSIC））；CNR - Istituto Officina dei Materiali (IOM)（国家研究委员会材料工坊研究所）；ArtemisProgram,U.K.Central Laser Facility, STFC Rutherford Appleton Laboratory（英国中央激光设施，STFC鲁瑟福阿普尔顿实验室）；School of Physics and Astronomy, University of St Andrews（圣安德鲁斯大学物理与天文学学院）；Department of Physics and Astronomy, Aarhus University（奥胡斯大学物理与天文学系）
通过界面氧化将单层MoS₂退化n掺杂并实现电荷转移接触
2026-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Heat Conduction across Monolayer and Few-Layer Graphenes
我们报告了典型的石墨烯晶体管接触的Au/Ti/石墨烯/SiO2界面（石墨烯层1 < n < 10）的热导率G。我们发现G ~ 25 MW m-2 K-1在室温下，四倍小于金/钛/二氧化硅界面的热导率，即使当n = 1。我们将这种减少归因于Au/Ti/石墨烯和石墨烯/SiO2界面串联作用的热阻。从50 < T < 500 K的G的温度依赖性也表明，热主要由声子通过这些界面进行。我们的研究结果表明，金属接触不仅可以限制电传输，还可以限制亚微米石墨烯器件的散热。
2010-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
CMOS-compatible Strain Engineering for High-Performance Monolayer Semiconductor Transistors
本文提出用CMOS兼容的氮化硅覆盖层在350 °C下向单层MoS2晶体管引入拉伸应变，显著提升短沟道器件电流，增益主要来自肖特基势垒降低。
2024-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Current rectification via Photosystem I monolayers induced by their orientation on hydrophilic self-assembled monolayers on titanium nitride
本研究利用带亲水端基的有机膦酸盐自组装分子在超平氮化钛上固定取向特定的PSI单层膜，测得最高约200的电流整流比，验证了基于蛋白内部电偶极子的整流机制，该自下而上制备方法可为PSI的光电子等研究提供支撑。
2024-08-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Monolayer Phosphorene-Metal Interfaces
最近，磷烯电子和光电原型器件已经制造了各种金属电极。首次系统地探讨了单层磷烯与一系列常用金属（Al、Ag）的接触性能。Cu、Au、Cr、Ni、Ti和Pd）的电子结构计算和更可靠的量子输运模拟。所有被检金属之间均存在强相互作用，ML磷烯的能带能带结构被破坏。在量子输运模拟方面，ML磷烯与Au、Cu、Cr、Al和Ag电极形成n型肖特基接触，电子肖特基势垒高度（SBH）分别为0.30、0.34、0.37、0.51和0.52 eV，并且与Ti、Ni和Pd电极形成p型肖特基接触，空穴SBH分别为0.30、0.26、0.34和0.52 eV。和0.16eV。这些结果与现有的实验数据吻合得很好。我们的研究结果不仅提供了一个洞察ML磷烯-金属界面，但也有助于ML磷烯为基础的器件设计。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electrical transport properties of atomically thin WSe2 using perpendicular magnetic anisotropy metal contacts
本研究报道了单层WSe2场效应晶体管与垂直磁各向异性Co/Pt铁磁电极的电输运性质，通过I-V测量估算出较小的肖特基势垒高度，为自旋电子学和谷电子学应用提供了新见解。
2023-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling charge injection in organic field-effect transistors using self-assembled monolayers
我们研究了底部接触聚（3-hexylthiophene）（P3 HT）场效应晶体管中的金属/有机半导体界面的电荷注入，Au源极和漏极在活性聚合物沉积之前通过自组装单分子层（SAMs）修饰。通过使用SAM来设计有效的Au功函数，我们显着地影响电荷注入过程。我们系统地研究了接触电阻率和固有沟道迁移率，并表明，化学增加注入电极功函数显着提高空穴注入相对于未经处理的Au电极。
2006-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Uncovering A Two-Dimensional Semiconductor with Intrinsic Ferromagnetism at Room Temperature
二维材料由于具有从超导性到拓扑结构等一系列广泛的电子性质而受到人们的广泛关注。其中，那些具有磁性的是最理想的，使我们能够同时操纵电荷和自旋。基于第一性原理计算，我们证明了单层碘化砷化铬（CrIAs）是一种具有面外自旋磁化的本征铁磁半导体。间接带隙被预测为0.32 eV的多数自旋和3.31 eV的少数自旋，大到足以在室温下保持半导体功能。利用磁各向异性能的海森堡模型，用Monte Carlo方法估算了其居里温度，由于铬d和碘p轨道间强的直接交换作用，居里温度高达655 K，远高于室温。这一工作为室温下是否存在二维铁磁半导体提供了肯定的答案。而量子自旋电子器件的实际实现，由于缺乏合适的室温磁性材料而受到抑制，将迎来巨大的机遇。
2019-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Absence of a Band Gap at Interface of a Metal and Highly Doped Monolayer $MoS_2$
与半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）如$MoS_2$的高质量电接触是解锁其独特的电子和光电性质以用于基础研究和器件应用的关键。尽管进行了大量的实验和理论努力，但与掺杂TMDC的可靠欧姆接触仍然是难以捉摸的，并且将受益于对金属-TMDC界面的基础物理的更好理解。在这里，我们提出了测量原子尺度的能带图之间的各种金属和重掺杂单层$MoS_2$使用超高真空扫描隧道显微镜（UHV-STM）的结。我们的测量结果表明，这些结的电子特性是由2D金属诱导间隙态（MIGS）。这些MIGS的特征在于在金属-半导体界面的2 nm内的$MoS_2$的局部态密度（L-DOS）中的空间增长的测量间隙。它们的衰减长度从中间带隙附近的最小值~0.55 nm延伸到带边附近的2 nm，并且对于Au、Pd和石墨接触几乎相同，表明这是单层半导体的普遍性质。我们的研究结果表明，即使在重杂质半导体，MIGS的存在设置电接触的极限。
2017-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Substituent-Controlled Reversible Switching of Charge-Injection-Barrier Heights at Metal/Organic-Semiconductor Contacts Modified with Disordered Molecular Monolayers
研究了以苯乙撑衍生物为无序单分子层修饰的有机半导体电极界面电荷注入势垒的电刺激开关。开关行为是由DM分子的结构变化引起的，并且表现为DM修饰的Au电极/红荧烯/DM修饰的Au电极二极管的极性的可逆反转。发现开关方向主要由硫醇键合基团的推回效应决定，而末端基团调制开关强度。具有1，2-苯二硫醇DM的器件在3 V、5 V和7 V的开关电压下分别表现出20、100和1000的最高开关比。通过模型计算，估计由于施加7V而引起的苯乙撑DMs的倾斜角的变化小于23.6度。这项研究提供了一个理解，获得高度稳定的有机电子器件，特别是与分子修饰层的操作。
2016-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Low Resistance P-type Contacts to Monolayer WSe$_2$ through Chlorinated Solvent Doping
本文提出利用氯仿对单层WSe$_2$进行简单稳定的p型掺杂，显著降低接触电阻并提升空穴电流，实现了高性能且高产率的p型WSe$_2$晶体管。
2025-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Pairs of Gold Electrodes with Nanometer Separation Performed over SiO$_2$ Substrates with a Molecular Adhesion Monolayer
通过电迁移诱导断裂结（EIBJ）技术在室温下实现了具有纳米间隔（纳米间隙）的电极对。光刻限定的金（Au）线通过电子束蒸发在用（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷（MPTMS）硅烷化的氧化物涂覆的硅衬底上形成，然后在室温下经受电迁移以在两个新形成的Au电极之间产生纳米尺度的间隙。在SiO $_2$表面的Si-O-Si共价键和在顶部蒸发的Au侧的Au-硫（Au-S）键使得MPTMS作为SiO $_2$和Au之间的有效粘附单层。虽然Au线最初为2 $μ$ m宽，但在断裂并通过场效应扫描电子显微镜（FESEM）成像后观察到长度为$\sim$ 1 nm和宽度为$\sim$ 5 nm的间隙。该技术消除了在断开金线之后在粘附层中存在的任何残留金属互连（用于在SiO $_2$上沉积Au的铬或钛），并且其比需要在4.2 K下执行的常用低温EIBJ技术容易实现得多。在分子两端具有对称金属-分子接触的金属-分子-金属结构通过在EIBJ产生的Au电极之间形成具有纳米间隔的-二硫醇分子的自组装单层来制造。通过单分子的1，4-苯二甲乙烷（XYL）的导电性进行了测试，使用Au/XYL/Au结构与化学吸附的金-硫（Au-S）耦合在两个接触。
2005-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of substrate-induced anisotropic growth of monolayer WS2 by kinetic Monte Carlo simulations
二维材料的受控各向异性生长为大单晶和纳米带的合成提供了一种途径，其在低维半导体和下一代光电子器件中具有应用前景。特别地，由衬底诱导的过渡金属二硫属化物的各向异性生长由于其可操作性而引起极大兴趣。然而，迄今为止，它们的衬底诱导的各向异性生长通常是由实验参数的优化驱动的，而没有揭示基本机制。在这里，单层的二硫化钨在ST-X石英衬底上的各向异性生长是通过化学气相沉积实现的，并通过动力学蒙特卡罗模拟检查衬底诱导的各向异性生长的机制。这些结果表明，除了衬底吸附的变化外，硫族元素与金属（C/M）的比值是导致大的生长各向异性和过度生长与下层生长极化的主要因素;通过适当控制气体流量与温度之间的线性关系，当C/M = 2.0时，可以得到完全的各向同性或高的各向异性.
2019-02-10 cond-mat.mtrl-sci
The role of device asymmetries and Schottky barriers on the helicity-dependent photoresponse of 2D phototransistors
圆形光电流（CPC），即圆形光电流（CPGE）和光子拖曳效应，最近被报道在单层和多层过渡金属二硫族化物（TMD）光电晶体管。然而，这些效应出现的基本物理学尚未完全理解。特别地，CPGE的出现与二维TMD的D3 h晶体对称性不相容，并且只有当电子态的对称性受到诸如外部电场或机械应变的影响而降低时才是可能的。在基于TMD的晶体管中几乎普遍存在的肖特基接触可以提供高电场，从而导致器件中的对称性破坏。在这里，我们调查这些肖特基接触CPC的影响，通过表征的螺旋度依赖的单层MoSe 2器件的光响应与直接金属MoSe 2肖特基接触和h-BN隧道势垒的接触。我们发现，当器件中存在肖特基势垒时，CPC的额外贡献变得允许，从而导致CPC在法向入射时出现照明。
2020-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning Conductivity Type in Monolayer WS2 and MoS2 by Sulfur Vacancies
虽然n型半导体行为在所制备的二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMDC）中似乎更常见，但通常需要用受体原子进行替代掺杂以将导电性调整为p型，以促进其在不同器件中的潜在应用。在这里，我们报告了一个系统的研究的等效电“掺杂”的效果-单硫空位（V1 S）在单层WS 2和MoS 2通过研究WS 2-Au和MoS 2-Au接触的界面相互作用。基于我们的第一性原理计算，我们发现V1 S可以显著地改变单层WS 2和MoS 2的半导体行为，使它们在与金接触时表现出电子受体（p型）和电子供体（n型）的特性。对于相对较低的V1 S密度（MoS 2约< 7%，WS 2约< 3%），单层TMDC充当电子受体。当V1 S密度增加超过阈值密度时，MoS 2和WS 2起电子供体的作用。V1 S对单层WS 2和MoS 2的显著影响可用于设计其电行为，并提供了一种替代方式来调整半导体TMDC以呈现n型或p型行为。
2020-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Contact-Governed Macroscopic Signatures of Strain-Induced Valley Sorting in MoS$_2$ Field-Effect Transistors
BITS Pilani, Dubai Campus（印度理工学院比拉尼校区迪拜分校）
本研究通过将量子谷偏转张量嵌入宏观输运模型，揭示应变诱导谷排序效应在MoS₂晶体管中主要由金属接触界面决定，而非体区，并提出了谷拓扑接触电阻及逆长度标度律，为二维材料谷电子学器件设计提供指导。
2026-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Aluminum oxide n Si field effect inversion layer solar cells with organic top contact
我们展示了一种新型的太阳能电池，一个使用固定的负电荷，在n-Si与Al 2 O3的界面处形成，通过静电排斥在Si表面产生强反转。该接口的内置电压高达755 mV。为了能够利用这个大的内置电压，我们展示了一种新的光伏器件的概念，其中光电流，在这个反型层中产生的，通过高功函数PEDOT：PSS顶部接触，沉积在钝化和偶极诱导分子单层的顶部诱导的反型层提取。分子单层对器件性能的影响的结果对于中度掺杂的Si产生高达550 mV的开路电压，证明了这种接触结构在去除费米能级钉扎方面的有效性，费米能级钉扎阻碍了过去在开发具有n型Si的这种类型的太阳能电池中的努力。
2012-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Spatially Resolved Photo-Excited Charge Carrier Dynamics in Phase-Engineered Monolayer MoS2
原子薄过渡金属二硫属化物（TMD）的本征光电性能的基本理解是至关重要的，它集成到高性能的半导体器件。在这里，我们调查的运输性质的化学气相沉积（CVD）生长单层二硫化钼（MoS 2）的光激发下，使用相关的扫描光电流显微镜和光致发光成像。我们研究了金属电极下的局部相变对在具有衍射极限空间分辨率的沟道长度上产生光电流的影响。虽然最大的光电流产生发生在肖特基接触的半导体（2 H相）的二硫化钼，金属相变（1 T相）后，光电流峰被观察到的设备通道的中心，这表明了强烈的减少原生肖特基势垒。使用的偏置和位置依赖性的光电流的分析表明，肖特基势垒高度为几毫电子伏的1 T和~200毫电子伏的2 H接触的设备。我们还表明，在1 T器件中的本机肖特基势垒的减少提高了光响应度超过一个数量级，在实现高性能的光电子器件的一个关键参数。所获得的结果铺平了一条道路，原子级薄的TMD的欧姆接触是必要的，以实现高效率的低功耗器件的固有光电性能的基本理解。
2014-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Effects of polarized organosilane self-assembled monolayers on organic single-crystal field-effect transistors
用四探针技术测量了并五苯和红荧烯单晶在极化和非极化分子单层上的表面电导率，并施加垂直电场。的自组装单层（SAM）的极化转移的阈值栅极电压，同时保持一个非常低的亚阈值摆幅的单晶器件（0.11 V/十倍）。排除寄生接触和晶界的影响后，结果表明SAM在有机单晶表面诱导的纳米级电荷注入高达~10^12 cm^-2。
2004-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Controllable Schottky Barriers between MoS2 and Permalloy
MoS 2是一种具有强自旋-轨道耦合和长自旋寿命的二维层状材料，在电子学和自旋电子学领域具有广阔的应用前景。然而，由于MoS 2的禁带宽度大，电子亲合势小，在MoS 2与接触金属之间存在相当大的肖特基势垒，阻碍了对MoS 2自旋输运和自旋注入的进一步研究。虽然在改善器件性能方面取得了实质性进展，但金属-半导体肖特基势垒的存在尚未得到充分理解。在这里，我们调查坡莫合金（Py）接触多层和单层二硫化钼。多层MoS 2和Py电极之间形成欧姆接触，具有负肖特基势垒，在低温下产生超过55 cm 2 V-1 s-1的高场效应迁移率。此外，通过施加背栅电压并在金属和单层MoS 2之间插入不同厚度的Al 2 O3层，我们已经实现了肖特基势垒高度的良好可调性（低至零）。这些结果对提高MoS 2晶体管器件的性能具有重要意义，为实现MoS 2的自旋输运和自旋注入打下了基础。
2015-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering Thermal and Electrical Interface Properties of Phase Change Memory with Monolayer MoS2
相变存储器（PCM）是一种新兴的数据存储技术，然而其编程本质上是热的并且通常不是能量高效的。在这里，我们降低PCM的开关功率，通过结合的方法，间接接触和热约束。通过在底部电极上的氧化TiN层形成辅助接触，并且使用单层半导体界面（三原子厚的MoS 2）来实现热约束。前者减少了相变材料的开关体积，并且与典型的150 nm直径的蘑菇单元相比，复位电流减少了70%。通过超薄（~6 μ m）MoS 2实现的增强的热约束使开关电流和功率额外降低30%。我们还使用详细的模拟表明，进一步调整这种PCM电池的电和热界面，使其接近其基本极限，可能会使功率效率提高六倍。
2019-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-throughput screening of 2D materials identifies p-type monolayer WS$_2$ as potential ultra-high mobility semiconductor
本研究结合高通量筛选与从头算玻尔兹曼输运方程计算，识别出单层WS$_2$为潜在超高迁移率p型二维半导体，室温空穴迁移率可超1300 cm$^2$/Vs，并强调完整输运计算对预测精度的重要性。
2025-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Transistors based on Novel 2-D Monolayer Semiconductors Bi2O2Se, InSe, and MoSi2N4 for Enhanced Logic Density Scaling
本研究针对逻辑密度缩放的需求，筛选出InSe、Bi₂O₂Se、MoSi₂N₄三种适用于1 nm栅长晶体管的二维半导体，通过第一性原理结合自洽弹道量子输运模型模拟，明确了各材料的器件性能优势，验证了12 nm沟道下的应用可行性。
2024-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pressure-Driven Metallicity in Ångström-Thickness 2D Bismuth and Layer-Selective Ohmic Contact to MoS2
研究通过压力诱导的结构转变解释了二维铋在埃厚度下的金属性，并在MoS2-Bi-MoS2异质结构中实现了可通过栅极电场极性切换的层选择性欧姆接触，为层电子学器件应用开辟了新途径。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrically Tunable Excitonic Light Emitting Diodes based on Monolayer WSe2 p-n Junctions
发光二极管对于照明、显示器、光学互连、逻辑和传感器是重要的。因此，新系统的发展，允许其效率，光谱特性，紧凑性和可积性的改善可能有显着的后果。过渡金属二硫属化合物单层膜由于其独特的光学性质而成为近年来光电应用领域的研究热点。电致发光已经从单层MoS2器件中观察到。然而，由于MoS2的光学质量差和接触无效，电致发光效率低且线宽宽。在这里，我们报告的电致发光从横向pn结在单层WSe 2静电诱导使用薄氮化硼支持作为介电层与多个金属栅极下面。这种结构允许电子和空穴的有效注入，并与WSe2的高光学质量相结合，它产生明亮的电致发光，注入电流比MoS2小1000倍，线宽比MoS2小10倍。此外，通过增加注入偏压，我们可以调整杂质束缚，带电和中性激子之间的制度的电致发光。该系统具有用于新型光电子器件如自旋和谷偏振光发射二极管、片上激光器和二维电光调制器所需的成分。
2014-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit-proximitized ferromagnetic metal by monolayer transition metal dichalcogenide: Atlas of spectral functions, spin textures and spin-orbit torques in Co/MoSe$_2$, Co/WSe$_2$ and Co/TaSe$_2$ heterostructures
由超薄铁磁金属（FM）和具有强自旋轨道（SO）耦合的材料组成的双层异质结构是自旋电子学中SO扭矩和自旋电荷转换非平衡效应的主要来源。我们演示了如何杂交的波函数的Co层和过渡金属二硫属化物（TMD）的单层--如半导体MoSe $_2$和WSe $_2$或金属TaSe $_2$ --可以导致显着的嬗变的电子和自旋结构的Co在一定距离内远离其界面与TMD，当相比，大量的Co或其表面与真空接触。这是由于邻近诱导的SO分裂的Co带编码的光谱函数和自旋纹理的单层，我们得到使用非共线密度泛函理论（ncDFT）结合平衡格林函数（GF）计算。事实上，SO分裂是存在的，由于结构反转的双层的不对称性，即使在TMD单层内的SO耦合被人为地关闭在ncDFT计算，但切换它使与邻近的CO层内的SO耦合的影响约5倍大。注入自旋非极化的电荷电流通过SO-接近的单层的Co产生非平衡自旋密度超过他们，使其与Co的磁化的交叉产品确定SO扭矩。通过第一性原理量子输运方法计算的SO扭矩，它结合了ncDFT与非平衡GF计算，可以用作筛选参数，以确定最佳组合的材料和它们的界面在自旋电子学中的应用。特别是，我们确定异质结构两个单层-Co/单层-WSe $_2$作为最佳的。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modifying Hydrophilic Properties of Polyurethane Acryl Paint Substrates by Atomic Layer Deposition and Self-Assembled Monolayers
采用原子层沉积结合自组装技术对聚氨酯涂料进行表面改性。首先，我们使用ALD工艺在低至40度的温度下在这些表面上产生薄而均匀的Al 2 O3涂层。然后，我们成功地实现了添加16膦酰基十六烷酸自组装膜的氧化铝涂层的油漆样品。Al 2 O3涂层使PUR表面的接触角从110度减小到10度，伴随着初始疏水性，然而初始疏水性是不稳定的。随着时间在Al 2 O3上添加自组装膜可使其接触角持续降低至60 - 70度，样品老化后进一步降低至25 - 40度。在Weather OMeter中对Al 2 O3 16 PHA涂层进行的测试表明，即使在恶劣的户外条件下，其耐久性也很好。这些实验结果表明，通过将ALD与SAM组合，可以产生具有随时间稳定的改性亲水或疏水性质的耐用涂层。使用具有不同端基的SAM可以允许微调涂层润湿性质
2020-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The hyperfine properties of a hydrogenated Fe/V superlattice
研究了氢对由三个Fe单层和九个V单层组成的铁钒超晶格的电子、磁性和超精细结构的影响。采用第一性原理全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法计算了不同H位置和H填充情况下Fe位的接触电荷密度（ρ）、接触超精细场（Bhf）和电场梯度（EFG）.据发现，只有当H是在界面区域中的超精细特性的相当大的变化。
2011-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Interface Engineering to Create a Strong Spin Filter Contact to Silicon
直接在硅上集成外延和铁磁氧化铕（EuO）是利用自旋过滤器功能丰富硅纳米技术的完美途径。迄今为止，EuO和Si之间的固有化学反应性已经阻止了异质外延集成，而没有显著污染的界面与Eu硅化物和Si氧化物。我们提出了一个解决方案，这个长期存在的问题，通过应用两个互补的钝化技术的反应EuO/Si界面：（$i$）的$in\:situ$氢-Si $(001)$钝化和（$ii$）的应用氧保护Eu单层-不使用任何额外的缓冲层。通过仔细的化学深度剖析的氧化物-半导体界面，通过硬X射线光电子能谱，我们展示了如何系统地减少两个Eu硅化物和硅氧化物形成的亚单层制度-以及如何最终接口工程师化学清洁，异质外延和铁磁EuO/Si $(001)$，以创建一个强大的自旋过滤器接触硅。
2016-03-17 cond-mat.mtrl-sci
