困擾肖特基半導(dǎo)體50多年或?qū)⒂墒┙鉀Q的困難

困擾肖特基半導(dǎo)體50多年或?qū)⒂墒┙鉀Q的困難

韓國蔚山國立科技大學(xué)的一個研究小組將石墨烯插入傳統(tǒng)肖特基半導(dǎo)體的金屬和半導(dǎo)體材料之間，制造出一種新型肖特基二極管，大大提高了二極管的性能，其研究結(jié)果有望解決金屬半導(dǎo)體的問題。肖特基半導(dǎo)體的微導(dǎo)體接觸電阻問題一直是近50年來懸而未決的問題，在科學(xué)界引起了廣泛的關(guān)注。

韓國蔚山國立科技大學(xué)（Unist）的一個研究小組利用石墨烯材料創(chuàng)造了一種新技術(shù)，極大地提高了電子器件中肖特基二極管（金屬-半導(dǎo)體結(jié)）的性能，他們的研究成果有望解決金屬-半導(dǎo)體接觸電阻問題。肖特基半導(dǎo)體的NCE問題已懸而未決近50年，引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。

該團(tuán)隊(duì)將石墨烯插入傳統(tǒng)肖特基半導(dǎo)體的金屬和半導(dǎo)體材料之間，生產(chǎn)出一種新型肖特基二極管，它超越了現(xiàn)有技術(shù)，有望促進(jìn)半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展。

這項(xiàng)研究發(fā)表在2017年1月的Nano Letters雜志上，題為金屬/N-Si（001）界面上的強(qiáng)費(fèi)米能級釘扎，通過與石墨烯插入層形成N完整的肖特基接觸來確保。

肖特基二極管是以發(fā)明者肖特基博士的名字命名的。SBD是肖特基勢壘二極管的簡稱，它不是由p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體接觸形成PN結(jié)的原理，而是由金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬-半導(dǎo)體結(jié)的原理，因此，SBD又稱金屬-半導(dǎo)體（接觸）二極管或表面。勢壘二極管，是一種熱載流子二極管。

然而，由于肖特基半導(dǎo)體的金屬-半導(dǎo)體界面原子的混合和接觸電阻的產(chǎn)生，二極管的性能不能達(dá)到理想狀態(tài)（當(dāng)電壓施加正向偏壓時(shí)，理想二極管用作理想導(dǎo)體，當(dāng)電壓施加反向偏壓時(shí)，理想二極管用作理想導(dǎo)體）。二極管類似于完美的絕緣體），接觸電阻對于肖特基半導(dǎo)體的物理性質(zhì)非常重要。接觸電阻的大小直接影響器件的性能。

鎳、鉑、鈦電極金屬/N-Si（001）結(jié)與非石墨插入層電性能測試結(jié)果比較

Kibog Park教授通過將石墨烯層插入金屬-半導(dǎo)體界面來解決這個問題。在研究中，研究小組證明了單層碳原子組成的石墨烯層不僅可以基本上抑制金屬和半導(dǎo)體材料的混合，而且與理論預(yù)測相吻合。

樸教授說，石墨烯片中的每一層石墨烯之間都有一定的空間，在量子力學(xué)水平上電子密度很高，沒有原子通過，因此，用這種夾在金屬和半導(dǎo)體之間的單層石墨烯可以克服原子擴(kuò)散的不可避免問題。S.

這項(xiàng)研究的主要作者胡恩哈恩約恩說，這項(xiàng)研究也證實(shí)了先前的理論預(yù)測，即無論使用何種金屬，硅半導(dǎo)體的結(jié)面電性能幾乎保持不變。

用內(nèi)光電發(fā)射法測量了新制備的金屬/石墨烯/N-Si（001）結(jié)二極管的電子勢壘，上面所示的內(nèi)光電（IPE）測量系統(tǒng)對這些實(shí)驗(yàn)起到了很大的作用，該系統(tǒng)是由4名Unist研究生（Hoon Han Yoon、Sungchul Jung、Gahyun Choi）開發(fā)的。以及金俊雄）在2012年作為一個本科研究項(xiàng)目的一部分，并由科法科資助。

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