困扰肖特基半导体50多年或将由石墨烯解决的困难

困扰肖特基半导体50多年或将由石墨烯解决的困难

韩国蔚山国立科技大学的一个研究小组将石墨烯插入传统肖特基半导体的金属和半导体材料之间，制造出一种新型肖特基二极管，大大提高了二极管的性能，其研究结果有望解决金属半导体的问题。肖特基半导体的微导体接触电阻问题一直是近50年来悬而未决的问题，在科学界引起了广泛的关注。

韩国蔚山国立科技大学（Unist）的一个研究小组利用石墨烯材料创造了一种新技术，极大地提高了电子器件中肖特基二极管（金属-半导体结）的性能，他们的研究成果有望解决金属-半导体接触电阻问题。肖特基半导体的NCE问题已悬而未决近50年，引起了科学界的广泛关注。

该团队将石墨烯插入传统肖特基半导体的金属和半导体材料之间，生产出一种新型肖特基二极管，它超越了现有技术，有望促进半导体工业的发展。

这项研究发表在2017年1月的Nano Letters杂志上，题为金属/N-Si（001）界面上的强费米能级钉扎，通过与石墨烯插入层形成N完整的肖特基接触来确保。

肖特基二极管是以发明者肖特基博士的名字命名的。SBD是肖特基势垒二极管的简称，它不是由p型半导体与n型半导体接触形成PN结的原理，而是由金属与半导体接触形成的金属-半导体结的原理，因此，SBD又称金属-半导体（接触）二极管或表面。势垒二极管，是一种热载流子二极管。

然而，由于肖特基半导体的金属-半导体界面原子的混合和接触电阻的产生，二极管的性能不能达到理想状态（当电压施加正向偏压时，理想二极管用作理想导体，当电压施加反向偏压时，理想二极管用作理想导体）。二极管类似于完美的绝缘体），接触电阻对于肖特基半导体的物理性质非常重要。接触电阻的大小直接影响器件的性能。

镍、铂、钛电极金属/N-Si（001）结与非石墨插入层电性能测试结果比较

Kibog Park教授通过将石墨烯层插入金属-半导体界面来解决这个问题。在研究中，研究小组证明了单层碳原子组成的石墨烯层不仅可以基本上抑制金属和半导体材料的混合，而且与理论预测相吻合。

朴教授说，石墨烯片中的每一层石墨烯之间都有一定的空间，在量子力学水平上电子密度很高，没有原子通过，因此，用这种夹在金属和半导体之间的单层石墨烯可以克服原子扩散的不可避免问题。S.

这项研究的主要作者胡恩哈恩约恩说，这项研究也证实了先前的理论预测，即无论使用何种金属，硅半导体的结面电性能几乎保持不变。

用内光电发射法测量了新制备的金属/石墨烯/N-Si（001）结二极管的电子势垒，上面所示的内光电（IPE）测量系统对这些实验起到了很大的作用，该系统是由4名Unist研究生（Hoon Han Yoon、Sungchul Jung、Gahyun Choi）开发的。以及金俊雄）在2012年作为一个本科研究项目的一部分，并由科法科资助。

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