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这个90后小姐姐，一作又发《Nature》！北大硕士，剑桥在读博士！

2022-08-02 16:58:58 0 772

研究背景

数字逻辑电路是通过互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的n型和p型场效应晶体管（FET）的互补对。在三维（3D或块状）半导体中，受体或施主杂质的替代掺杂用于实现p型和n型FET。然而，低维半导体的可控p型掺杂，例如二维过渡金属二卤化物（2D TMDs），具有挑战性，使得纯p型和n型器件以及低电阻接触难以实现。当金属触点在2D MoS₂和其他TMD上蒸发时，会产生界面缺陷，将费米能级固定在导带附近，因此可以在2D TMDs上实现高质量、低电阻n型范德华（vdW）触点。但迄今为止，蒸发高功函数金属到2D TMDs上获得p型器件尚未实现。

研究成果

剑桥大学Manish Chhowalla教授课题组报道了报道了基于工业兼容的高功函数金属（如Pd和Pt）的电子束蒸发的单层和多层二硫化钼（MoS₂）和二硒化钨（WSe₂）上的高性能p型器件。利用原子分辨率成像和光谱学，研究者证明了接近理想的vdW界面，2D TMD和3D金属之间没有化学相互作用。电子输运测量表明费米能级是非固定的，基于vdW接触的p型场效应晶体管在室温下表现出低接触电阻（3.3 kΩ·µm）、高迁移率（190 cm²•V^-1•s^-1）、饱和电流>10^-5 A•μm^-1，开/关比为10⁷。研究者还展示了一种基于n型和p型vdW触点的超薄光伏电池，其开路电压为0.6V，功率转换效率为0.82%。相关研究工作以“P-type electrical contacts for two-dimensional transition metal dichalcogenides”为题发表在国际顶级期刊《Nature》上。

值得一提的是，本文一作为一位90后的小姐姐----王琰，一名中国留学生。本科在江南大学学习，之后进入北京大学攻读硕士研究生，现如今在剑桥大学读博深造！整个求学期间，她用默默地付出、坚定不移地努力以及对科学事业的热爱和执着，换取了成绩优异、斩获多项奖项的荣誉。本篇文章是王琰第2篇Nature，早在3年前，也就是她读博第一年，便以一作身份发表了她的第一篇《Nature》，标题为“Van der Waals contacts between three-dimensional metals and two-dimensional semiconductors”!时隔3年，喜讯再次传来，再次以一作身份在《Nature》发文。祝贺，王琰！

图文速递

图1. 金属-半导体界面的原子分辨率成像和化学分析

图2. 具有Pd和Pt触点的多层MoS₂和WSe₂器件

图3. CVD生长的具有高功函数金属接触的MoS₂和WSe₂单层

图4. 用于MoS₂和WSe₂的具有不对称电极的金属-半导体-金属光电二极管

结论与展望

本研究证明了在少量和单层MoS₂和WSe₂上高功函数金属（如Pd、Pt和Au）的清洁vdW触点。这些接触导致单层MoS₂上的p型特性和WSe₂上的纯p型特性。结果还表明，费米能级没有固定，可以随栅极电压调制。通过N型和P型触点，实现了P-N二极管。该发现在当前互补p-n场效应晶体管范式下，将使2D材料的下一代电子器件得以实现。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05134-w

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