金刚石(001)面在Cu多种覆盖度下的稳定构型与电子特性

作者：吴孔平; 张冷; **蓓; 肖柳; 陈泽龙; 张靖晨; 张鹏展; 刘飞; 汤琨; 叶建东; 顾书林

来源：人工晶体学报, 2021, 50(09): 1640-1647.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.20210820.004

• 金刚石表面
• 覆盖度
• 负电子亲和势
• 电子结构
• 第一性原理计算

金刚石表面的电子特性很容易受到其表面覆盖物的影响,而目前表面稳定、性能优良的表面覆盖层依然处于研究与寻找中。本文研究的过渡金属Cu不仅在半导体微加工中被广泛使用,更由于过渡金属Cu与金刚石都具有优异的散热性能,因此Cu覆盖金刚石已经超出寻常电极使用的意义,其金属-半导体结构更具有表面修饰剪裁电子特性的功能。文中通过使用密度泛函模拟方法,研究了Cu的不同覆盖度(0.25 ML、0.5 ML和1 ML)下金刚石(001)表面的单原子吸附能、稳定构型以及稳定体系的能带结构特性。结果表明,各种覆盖度下的Cu原子在金刚石(001)表面具有较稳定的表面吸附构型,并且过渡金属Cu的覆盖使得金刚石(001)表面产生了约为-0.5～-0.3 eV的负电子亲和势,肖特基势垒高度约为-0.16～0.04 eV,这些理论结果与实验结果基本一致。因此过渡金属Cu作为表面覆盖层在金刚石基电子发射器方面具有重要的应用价值。

• 单位
  南京大学; 金陵科技学院; 电子信息工程学院