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
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
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
A permanent, stable, and simple top-contact for molecular electronics on Si: Pb evaporated on organic monolayers
我们发现，热蒸发铅（Pb）保留了Si上的有机单层的电子性质和Si表面本身的表面钝化。所得到的电流-电压特性是根据从完善的悬汞滴法的结果，并保留分子诱导的偶极效应和长度衰减的电流。我们合理化我们的研究结果之间缺乏相互作用的铅和硅衬底。我们的方法是快速的，可扩展的，兼容标准的半导体加工，并可以帮助刺激硅有机混合电子的大规模利用。
2012-11-09 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
Interfacial Properties of Monolayer and Bilayer MoS2 Contacts with Metals: Beyond the Energy Band Calculations
尽管已经制造了许多基于二维（2D）MoS 2的原型器件并且已经实现了2D MoS 2的晶片级生长，但是2D MoS 2-金属接触的基本性质尚未被很好地理解。我们提供了一系列的单层（ML）和双层（BL）二硫化钼-金属接触（金属= Sc，Ti，Ag，Pt，Ni和Au）的界面性质的全面的从头算研究。计算和观察到的肖特基势垒高度（SBHs）之间的比较表明，许多电子效应强烈抑制在通道2D二硫化钼由于电荷转移。目前广泛采用的能带计算方法不能再现二维MoS 2-Sc界面的SBH现象。相比之下，从头算量子输运器件模拟更好地再现了所观察到的SBH在两种类型的接触，并强调了一个更高层次的理论方法的重要性，超出了能带计算的接口研究。由于层间耦合，BL MoS 2-金属接触具有比ML MoS 2-金属接触降低的SBH，因此具有更高的电子注入效率。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Uncovering the Effects of Metal Contacts on Monolayer MoS2
金属接触是二维（2D）半导体器件电子性能的关键限制因素。在这里，我们对七种金属（Y、Sc、Ag、Al、Ti、Au、Ni，功函数为3.1至5.2 eV）与通过化学气相沉积生长的单层MoS 2之间的接触界面进行了全面研究。我们在MoS 2上蒸镀金属薄膜，并通过拉曼光谱、X射线光电子能谱学、X射线衍射、透射电子显微镜和电学特性研究了界面。我们发现，1）氧化的Al掺杂MoS 2 n型（> 2 × 10^12 1/cm ^2）而不降低其迁移率，2）Ag，Au和Ni沉积对MoS 2造成不同程度的损伤（将拉曼E'峰从<3 1/cm加宽到>6 1/cm），3）Ti，Sc和Y与MoS 2反应。活性金属必须避免接触单层二硫化钼，但对照研究表明，反应主要限于多层膜的顶层。最后，我们发现4）薄金属不会显着应变MoS 2，通过X射线衍射证实。这些对于MoS 2的金属接触是重要的发现，并且广泛适用于许多其他2D半导体。
2020-07-28 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
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
Study of gold and bismuth electrical contacts to a MoS$_{2}$ monolayer
针对TMDCs器件金属接触肖特基势垒高的难题，研究了金和铋两种MoS₂单层接触材料，对比了二者的I-V特性，介绍了提升金接触性能的AFM熨烫法，并给出两类样品的光学响应初步结果。
2025-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Investigating Metal Dopants for Lowering the Contact Resistance of Top Gold Contacted Monolayer MoS2
本研究基于DFT和NEGF第一性原理计算，发现Cd、Re和Ru掺杂剂能显著改善顶部金接触单层MoS2的结构与电子特性，其中Au-Ru-MoS2器件实现了4.82 ohm-um的低隧穿电阻，双栅FET在2 V下Ion/Ioff比达10^8，展现了优异的纳米开关应用潜力。
2024-07-23 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
Intrinsic Electrical Transport and Performance Projections of Synthetic Monolayer MoS2 Devices
我们展示了通过化学气相沉积（CVD）生长的单层MoS 2，其输运性质在宽范围的载流子密度（高达~10^13 1/cm^2）和温度（80-500 K）下与最佳剥离器件的输运性质相当。转移长度测量表明，在300 K和实际载流子密度（>2x10^12 1/cm^2）下，SiO2衬底上的单层迁移率约为20 cm 2/V/s。我们还证明了迄今为止报道的最高电流密度（~270 uA/um或44 MA/cm^2），在300 K的80 nm器件从CVD生长的单层MoS 2。使用模拟，我们讨论了单层二硫化钼的改进仍然需要满足低功耗（LP）和高性能（HP）应用的技术路线图要求。这些结果是迈向基于单层半导体的大面积电子学的重要一步。
2016-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Tuning electronic properties and contact type in van der Waals heterostructures of bilayer SnS and graphene
采用第一性原理计算，研究了SnS/graphene双层异质结、SnS/graphene双层异质结（AA-堆叠）、SnS/graphene双层异质结（AB-堆叠）和SnS/graphene单层异质结（vdW）的结构和电子性质. vdW异质结构的所有组分的电子性质都得到了很好的保留，这反映了vdW相互作用的弱点。在双层SnS/石墨烯和双层SnS/双层石墨烯（AA堆叠）的情况下，形成欧姆接触，其可以通过施加外部电场首先转变为p型，然后转变为n型肖特基接触。计算结果表明，在SnS/石墨烯（AB-堆叠）双层异质结构的界面处也形成了欧姆接触，但有趣的是，通过施加垂直电场，发生了从半金属/半导体接触到半导体/半导体接触的转变，这可以增强其光学特性。或者，在单层SnS/石墨烯/单层SnS vdW异质结构中，建立p型肖特基接触，其在施加的电场下变为欧姆接触。我们的研究结果清楚地表明，vdW异质结构的电子特性可以有效地调节由外部电场，这是重要的，在设计新的纳米电子器件。
2023-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
STM Studies of Synthetic Peptide Monolayers
我们已经使用扫描探针显微镜来研究化学合成的肽的自组装单分子膜。我们发现，肽形成一个致密的均匀的单层，上面是一个稀疏的额外的层。使用扫描隧道显微镜，可以获得亚分子分辨率，揭示构成肽的α螺旋。的性质的图像是没有显着影响的氧化还原辅因子（血红素）的肽的掺入。
1998-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Exploring the Structural Stability, Electronic and Thermal Attributes of synthetic 2D Materials and their Heterostructures
基于第一性原理计算，我们研究了单层XSi_2N_4（X= Ti，Mo，W）及其横向（LH）和纵向（VH）异质结构的结构稳定性、电子结构和热性质.我们发现，这些异质结构的能量和动力学稳定，由于高的内聚能和结合能，声子谱中没有负频率。XSi_2N_4（X= Ti，Mo，W）单层膜、TiSi_2N_4/MoSi_2N_4-LH、MoSi_2N_4/WSi_2N_4-LH和MoSi_2N_4/WSi_2N_4-VH具有半导体性质，间接带隙范围为0.30至2.60 eV。在室温下，Cv值被发现是在100和416 J/K.mol之间的单层和它们的异质结构，这表明更好的能力，以保持相对于过渡金属二硫属化物的热量。我们的研究揭示了XSi 2N 4 2D单层及其异质结构的优异属性，提出它们作为纳米电子学和热电应用的潜在候选者。
2022-01-26 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
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
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
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
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
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
Current-Driven Dynamics of Frustrated Skyrmions in a Synthetic Antiferromagnetic Bilayer
本文研究了反铁磁交换耦合双层系统中受抑skyrmion的电流驱动动力学，其中双层skyrmion由两个skyrmion数相反的单层skyrmion组成$Q$ .结果表明，面内电流驱动的双层skyrmion沿直线运动，而面外电流驱动的双层skyrmion沿圆周运动，并且发现在大的$β/α$比下，双层skyrmion的面内电流驱动的迁移率比单层skyrmion的迁移率好得多，其中$α$和$β$分别表示阻尼参数和非绝热自旋转移矩强度.此外，当$α$较小时，双层Skyrmion的面外电流驱动迁移率远优于单层Skyrmion。我们还发现，一个双层skyrmion（由单层skyrmion与$Q=\pm 2$）可以被分离成两个双层skyrmion（由单层skyrmion与$Q=\pm 1$）的面外电流驱动。我们的结果可能是有用的设计skyrmionic器件的基础上阻挫多层磁体。
2019-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-current p-type transistors from precursor-engineered synthetic monolayer WSe$_2$
通过前驱体工程化学气相沉积和损伤最小化制造，合成低缺陷单层WSe2，实现创纪录的高电流p型晶体管，弥合p型性能差距。
2025-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of thermal annealing on the interaction between monolayer MoS2 and Au
该研究利用拉曼光谱探究热退火对单层MoS₂与Au相互作用的影响，明确两种耦合模式的特性，揭示热退火对耦合区域、杂化程度的作用及解耦温度规律，为Au辅助剥离的MoS₂转移提供参考。
2023-11-09 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
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
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
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
Electromechanics in MoS2 and WS2: nanotubes vs. monolayers
过渡金属二硫属化合物（TMD）MoS 2和WS 2具有显著的机电性能。应变将直接带隙改变为间接带隙，并且显著的应变甚至诱导超导体-金属转变。通过机械接触提供应变对于TMD单层来说是困难的，但是对于TMD纳米管来说是最先进的。我们表明，使用密度泛函理论，在单层和散装TMD类似的机电性能被发现为大直径TMD单（SWNT）和多壁纳米管（MWNTs）。在伸长率为16%时发生超导-金属转变。我们表明，拉曼光谱是一个很好的工具，以确定应变的纳米管，从而监测的进展，纳米机电实验原位。TMD多壁碳纳米管的电导率是单壁碳纳米管的两倍，并且多壁碳纳米管的每一个壁对电导率的贡献与其直径成正比。
2013-08-08 cond-mat.mtrl-sci
High Current Density in Monolayer MoS$_2$ Doped by AlO$_x$
半导体在晶体管、光电子学和热电学中的应用需要稳定的掺杂。然而，这对于二维（2D）材料是具有挑战性的，其中现有方法要么与常规半导体处理不兼容，要么引入时间依赖性滞后行为。在这里，我们表明，低温（< 200 $^\circ$ C）的亚化学计量的AlO $_x$提供了一个稳定的n掺杂层的单层MoS $_2$，与电路集成兼容。该方法在通过化学气相沉积生长的单层MoS $_2$的晶体管中实现了> 2 × 10 $^{13}$ 1/cm $^2$的载流子密度、低至约7 kOhm/sq的薄层电阻和约480 Ohm.um的良好接触电阻。我们还达到了近700 μ A/μ m（>110 MA/cm $^2$）的记录电流密度在这个三原子厚的半导体，同时保持晶体管的开/关电流比> $10^6$。最大电流最终受到自热的限制，并且在器件散热更好的情况下可以超过1 mA/um。这种掺杂的MoS $_2$器件的截止电流为0.1 nA/um，接近国际技术路线图所要求的几个低功率晶体管指标
2020-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pinpointing the Dominant Component of Contact Resistance to Atomically Thin Semiconductors
本研究揭示了经典接触电阻模型在描述2D材料接触时的不足，提出增加横向伪结电阻分量（Rjun）进行修正，并实验证明Rjun是未掺杂2D器件接触电阻的主导分量。
2021-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
On-Surface Synthesis of a Pure and Long-Range-Ordered Titanium(IV)-Porphyrin Contact Layer on Titanium Dioxide
通过同步辐射光电子能谱、电子衍射、扫描隧道显微镜形貌学和密度泛函理论的计算，研究了卟啉在TiO 2（110）表面单层饱和覆盖下的分子排列以及化学和结构修饰的可能性。游离碱四苯基卟啉（2 H-TPP）吸附在氧排上，在那里它们可以自发地在其亚胺氮（4 H-TPP）上捕获两个额外的氢原子。2 H-TPP和4 H-TPP分子在单层膜的饱和覆盖下均聚集成相应的相。在样品加热时，自金属化反应在100 C下开始，在~ 200 C下产生饱和单层的完全金属化。Ti原子从基质中提取，并通过吡咯氮原子的同时脱氢，掺入卟啉大环中，在那里它们保持与下面的两个氧原子配位。无论是吸附几何形状（桥上，顶部的氧行），也没有改变整个自金属化过渡到300 C的分子排列。一方面，这种饱和阶段的鲁棒性使其成为一种有前途的系统，用于将其应用于光伏器件和光伏器件。另一方面，当设计卟啉敏化太阳能电池时，必须考虑金属与非常活性的Ti原子交换的可能表现，因为自金属化开始的临界温度非常接近光伏器件的正常工作温度。
2022-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Contact Resistance Study of Various Metal Electrodes with CVD Graphene
在这项研究中，各种金属的化学气相沉积（CVD）单层石墨烯的接触电阻进行了研究。转移长度法（TLM）的结构与不同的宽度和接触之间的分离已经制造和电特性在环境空气和真空条件。电触点由五种金属制成：金、镍、镍/金、钯和铂/金。石墨烯和金之间的接触电阻观察到92 Ωμm的最低值，在施加的背栅偏压为-40 V时从背栅器件中提取。与在环境条件下进行的测量相比，在真空下进行的测量显示出更大的接触电阻值。在氩气-95%/氢气-5%气氛中在450°C下处理退火1小时导致降低接触电阻值，这归因于金属与石墨烯之间的粘附力的增强。在这项工作中提出的结果提供了一个概述潜在的接触工程的高性能石墨烯为基础的电子器件。
2022-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Strain, doping and electronic transport of large area monolayer MoS2 exfoliated on gold and transferred to an insulating substrate
金辅助的机械剥离目前代表了一种有前途的方法，从母体范德华（vdW）晶体中分离具有优异的电子和光学性质的超大（cm级）过渡金属二硫属化物（TMD）单层（1 L）。$Au$和硫族元素原子之间的强相互作用是实现这种近乎完美的1 L剥离产率的关键。另一方面，它可能会显着影响与Au接触的1 L TMD的掺杂和应变。在本文中，我们系统地研究了形态，应变，掺杂，和电性能的大面积1 L $MoS_{2}$剥离超平坦的$Au$薄膜（$0.16-0.21 nm$粗糙度），并最终转移到绝缘$Al_{2}O_{3}$衬底。对$E'$和$A1'$峰位置的拉曼映射和相关分析揭示了与$Au$接触的1 L $MoS_{2}$的适度拉伸应变（$0.2\%$）和p型掺杂（$n=-0.25 \times 10^{13} cm^{-2}$）。纳米级分辨率的电流映射和电流-电压（I-V）测量导电原子力显微镜（C-AFM）显示直接隧穿在1 L的$MoS_{2}$上的$Au$，具有广泛的分布的隧穿势垒值（从0.7到1.7 eV）与p型掺杂的$MoS_{2}$一致。在$1L-MoS_{2}$最终转移到$Al_{2}O_{3}/Si$上后，应变转化为压缩应变（$-0.25\%$）。此外，n型掺杂（$n=0.5 \times 10^{13} cm^{-2}$）推断通过拉曼映射和确认的$Al_{2}O_{3}/Si$背栅1 L $Mo…
2021-04-27 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
Investigation of Band-Offsets at Monolayer-Multilayer MoS2 Junctions by Scanning Photocurrent Microscopy
MoS 2的能带结构随厚度的变化表明在单层（1 L）和多层（ML）薄膜的界面处存在能带的不连续性。这种异质结的特性进行了分析，在这里使用电流与电压的测量，扫描光电流显微镜，和有限元模拟的载流子运输。整流I-V曲线之间的接触对两侧的1 L-ML结，并观察到一个强大的偏置依赖的光电流在结。不同的载流子浓度和电子亲合势的有限元器件模拟表明，在单层/多层结的II型带对齐再现的整流电特性和偏置下的光电流响应。然而，零偏置结光电流及其能量依赖性不能用传统的光伏和光热电机制来解释，表明热载流子的贡献。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
