非金属元素(F, S, Se, Te)掺杂对ZnO/graphene肖特基界面电荷及肖特基调控的理论研究

作者：庞国旺; 刘晨曦; 潘多桥; 史蕾倩; 张丽丽^*; 雷博程^*; 赵旭才; 黄以能; 汤哲

来源：人工晶体学报, 2022, 51(04): 628-636.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2022.04.004

• 二维材料
• 异质结
• 第一性原理
• 肖特基接触
• 掺杂
• 能带结构
• ZnO/graphene

本文基于第一性原理系统研究了非金属元素F、S、Se、Te掺杂对ZnO/graphene异质结界面相互作用及其电子结构的影响。结果表明，ZnO/graphene异质结层间以范德瓦耳斯力结合形成了稳定的异质结，并且形成了n型肖特基势垒。差分电荷密度图表明graphene层的电子向ZnO层转移，使得graphene层表面带正电，ZnO层表面带负电，在界面处形成了内建电场。当掺入F原子时，异质结呈现欧姆接触；当掺入S、Se、Te原子时，异质结肖特基的接触类型均由n型转变为p型，且有效降低了肖特基势垒的高度，特别是Te原子掺入后，p型肖特基势垒高度降低至0.48 eV,提升了电子的注入效率。本文的研究结果将对相关的场效应晶体管的设计和制造提供一定的参考。

• 单位
  固体微结构物理国家重点实验室; 伊犁师范大学