Kopplingen som består av traditionella metaller och 2D-halvledare är en nyckelkomponent i halvledarenheter.
Helst kan Schottky-barriärhöjd (SBH) erhållas baserat på den relativa inriktningen av energinivåer enligt Schottky-Mott-regeln. Schottky-Mott-regeln var dock ogiltig på grund av Fermi-nivånålningseffekten (FLP), det är svårt att ställa in SBH genom att ändra arbetsfunktionen för metaller. Den exakta designen och moduleringen av SBH är utmanande och frågan om FLP bör tas upp.
I denna recension sammanfattade författarna det grundläggande konceptet för vdW Schottky-korsningen, inklusive bandinriktningen vid gränssnittet och SBH-extraktionsmodellerna. Sedan introducerades ursprunget till FLP och strategierna för att eliminera FLP.
När det gäller 2D ytkontakt, införing av buffertskikt, vdW-kontakt med 3D-metall genom torröverföringsmetod och konstruktion av all 2D vdW-kontakt med hjälp av semimetalliska 2D-material introducerades för att minimera SBH.
Under tiden kan 1D-kantkontakt genom etsning eller fasövergång också realisera Fermi-nivådefiniering. På basis av 2D vdW Schottky-korsningar som effektivt kan begränsa FLP-effekten, introducerades modulering av Schottky-barriären via externt fält, såsom elektrostatisk grindning och ferroelektrisk polarisation och töjning, ytterligare.
Forskningen är publicerad i tidskriften Advanced Devices &Instrumentation .
Den senaste utvecklingen av fotodetektorer baserade på 2D Schottky-korsningar sammanfattades sedan, som visar egenskaperna för hög känslighet, självdriven drift och snabb respons. Jämfört med konventionella bulkfotodetektorer för Schottky junction förväntas 2D Schottky junction-enheten ha lägre mörkström.
Dessutom uppvisade all-2D vdW-korsningar som använder semimetalliska 2D-material högre energiomvandlingseffektivitet och effektiv kontroll av Schottky-barriären på grund av den eliminerade FLP. Justerbarheten av Schottky-korsningar möjliggjorde också förverkligandet av omkonfigurerbara fotodioder, vilket är fördelaktigt för multifunktionell fotodetektion.
Författarna sammanfattade vidare strategierna för att förbättra fotodetektion baserad på vdW Schottky-övergången utifrån aspekterna förbättrad optisk absorption, utökat våglängdsområde, ökad fotogain och design av anisotrop 2D-metall.
Schottky-korsningar har viktiga tillämpningsaspekter inom området för fotodetektion. Men de dåliga korrigerande och okontrollerade bärartransportegenskaperna i 2D Schottky-korsningar begränsar dess tillämpning, vilket beror på den starka FLP-effekten.
Olika typer av 2D-halvmetaller erbjuder rikliga valmöjligheter för utformningen av vdW Schottky-övergången baserat på arbetsfunktionen hos 2D-metaller enligt Schottky-Mott-regeln. Ferminivåerna för 2D-metaller kan enkelt moduleras, vilket möjliggör den flexibla inställningen av SBH, vilket är avgörande för att realisera den fulla potentialen hos 2D Schottky-korsningar och ytterligare förbättra fotodetektionsprestandan.
De framtida riktningarna kan fokuseras på tillverkningen av storskalig vdW Schottky-korsning, flexibel modulering av Schottky-barriärens bredd och mekanismer för avstämbar hetelektronfotodetektion.
Mer information: Jing-Yuan Wu et al, Grundläggande och fotodetektortillämpning av Van Der Waals Schottky Junctions, Avancerade enheter och instrumentering (2023). DOI:10.34133/adi.0022
Tillhandahålls av Advanced Devices &Instrumentation
