范德瓦爾斯(vdW)異質(zhì)結(jié)構(gòu)在納米電子學(xué)和光電子學(xué)中表現(xiàn)出極好的應(yīng)用前景。我們提出了一種由石墨烯和WGe
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4單層(ML)組成的新型vdW異質(zhì)結(jié)構(gòu),并通過(guò)第一性原理計(jì)算研究了外部電場(chǎng)(
Eext)對(duì)肖特基勢(shì)壘高度(SBH)的影響。由于界面相互作用較弱,這兩個(gè)組分層都很好地保持了其基本的電子特性。石墨烯/WGe
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4異質(zhì)結(jié)對(duì)
Eext很敏感。在
Eext =-0.3 V/Å和0.6 V/Å時(shí),接觸分別變?yōu)閚型和p型歐姆接觸。這些發(fā)現(xiàn)表明,石墨烯/WGe
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4 vdW異質(zhì)結(jié)構(gòu)在納米電子學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
圖1. (a)優(yōu)化后的ML WGe
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4的俯視圖和側(cè)視圖;(b)優(yōu)化后的石墨烯/WGe
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4 vdW異質(zhì)結(jié)構(gòu)的俯視圖和側(cè)視圖。
圖2. (a) ML WGe
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4的能帶結(jié)構(gòu)。(b-c)石墨烯/ WGe
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4超晶胞vdW異質(zhì)結(jié)的投影能帶結(jié)構(gòu)(b)(2×2)/();(c)()/(3×3);(d)具有(2×2)/()的超晶胞石墨烯/ WGe
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4 vdW異質(zhì)結(jié)單元素的PDOS。
圖3. 石墨烯/ WGe
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4 vdW異質(zhì)結(jié)的( a )平面平均電荷密度;( b )平面平均電荷密度差;( c )沿z軸的靜電勢(shì);( d )能帶圖。
圖4 .切片交叉過(guò)程中的橫截面和電子局部化函數(shù)(ELF) (a) C-C鍵;(b) Ge-N鍵;(c) W-N鍵。
圖5. 電場(chǎng)作用下石墨烯/WGe
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4 vdW異質(zhì)結(jié)構(gòu)的投影能帶結(jié)構(gòu)。(a)−0.3 V/Å, (b)−0.1 V/Å, (c)0.2 V/Å, (d) 0.6 V/Å。
圖6. 石墨烯/WGe
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4 vdW異質(zhì)結(jié)構(gòu)在外加電場(chǎng)作用下的SBH演化。
相關(guān)研究成果由北方工業(yè)大學(xué)機(jī)械與材料工程學(xué)院XinQi Yuan等人于2024年發(fā)表在Surface Science (https://doi.org/10.1016/j.susc.2024.122450)上。原文:Graphene/WGe
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4 van der Waals heterostructure: Controllable Schottky barrier by an electric field
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)