Ajuste de barreras de Schottky y tipos de contacto en heteroestructuras de van der Waals grafeno-MoTe₂ mediante deformación y campos eléctricos

Resumen

Los diclorogenuros de metales de transición bidimensionales (2D) con superficies intrínsecamente pasivadas son candidatos prometedores para dispositivos optoelectrónicos ultradelgados cuyo rendimiento se ve fuertemente afectado por el contacto con electrodos metálicos. Aquí, cálculos de primeros principios se usan para construir e investigar las propiedades electrónicas e interfaciales de MoTe₂ 2D en contacto con electrodo de grafeno aprovechando plenamente sus ventajas. Los resultados obtenidos revelan que las propiedades electrónicas de capas de grafeno y MoTe₂ se conservan bien en heteroestructuras debido a la débil interacción intercapas de van der Waals, y el nivel de Fermi se mueve hacia el mínimo de la banda de conducción de la capa de MoTe₂, formando así un contacto de Schottky tipo n en la interfaz. Más interesantemente, la altura de la barrera de Schottky y los tipos de contacto en la heteroestructura grafeno-MoTe₂ pueden ajustarse eficazmente mediante deformación biaxial y campo eléctrico externo, lo que puede transformar la heteroestructura de un contacto de Schottky tipo n a uno tipo p o a contacto óhmico. Este trabajo proporciona una visión más profunda para ajustar los tipos de contacto y estrategias efectivas para diseñar nanodispositivos electrónicos Schottky basados en MoTe₂ de alto rendimiento.

Introducción

Los cristales bidimensionales (2D) en capas han atraído interés creciente debido a sus nuevas propiedades físicas y aplicaciones potenciales en varios campos desde el descubrimiento del grafeno. Características y rendimiento no convencionales, como efecto Hall cuántico de medio entero, túnel de Klein y superconductividad, se han descubierto en varios materiales 2D. Para el grafeno, sin embargo, la estructura de banda tipo cono de Dirac sin brecha de banda cerca del nivel de Fermi obstaculiza sus aplicaciones directas en transistores. Esto ha estimulado la búsqueda de materiales alternativos de otros materiales 2D con propiedades versátiles, entre los cuales los diclorogenuros de metales de transición (TMDs) en capas han ganado amplia atención. Las brechas de banda de TMDs pueden ajustarse de aproximadamente 0.8 eV a 2.0 eV y son comparables con las de semiconductores convencionales, permitiendo que TMDs sean especialmente buenos candidatos para aplicaciones optoelectrónicas. Al ser similar al grafito, la mayoría de TMDs son materiales de estructura en capas con interacción de van der Waals (vdW) entre capas, por lo que pueden exfoliarse a pocas capas o una sola capa. Se ha encontrado que los TMDs tienen características dependientes del espesor y sufrirían una transición de brecha de banda indirecta a directa cuando cambian de volumen a pocas capas o monocapa. Los TMDs de monocapa tienen varias estructuras, como fases H y fases T (o T'), mientras que las fases H usualmente exhiben características semiconductoras.

Como miembro de TMDs, MoTe₂ en volumen incluye tres fases interesantes: hexagonal (2H, semiconductora), monoclínica (1T', metálica) y octaédrica (Td, semimetal tipo II Weyl), en la cual 2H-fase es la más estable. 2H-fase MoTe₂ tiene brecha de banda indirecta de aproximadamente 1.0 eV para volumen y brecha de banda directa de aproximadamente 1.1 eV para monocapa, indicando que la brecha de banda es casi independiente del número de capas y puede aplicarse para fotodetectores de infrarrojo cercano. Por conveniencia, en el texto siguiente, 2H-MoTe₂ se refiere simplemente como MoTe₂. Comparado con otros TMDs, MoTe₂ tiene muchas ventajas, por ejemplo, la conductividad es menor, el coeficiente de Seebeck es mayor y las capacidades de detección son mejores. Combinando las ventajas de MoTe₂ y grafeno, fabricar un tipo de heteroestructura por grafeno y MoTe₂ para aplicaciones de dispositivos podría considerarse. En realidad, recientemente heteroestructuras verticales basadas en materiales de estructura en capas 2D han atraído intereses crecientes debido a la ausencia de enlaces colgantes en las superficies de componentes aislados y débil anclaje del nivel de Fermi. Para heteroestructuras verticales basadas en grafeno-TMDs, experimentos han confirmado su excelente alta relación encendido-apagado, alta foto-respuesta, baja corriente oscura y buena eficiencia cuántica, comparados con tipos basados en TMDs simples. Aunque la mayoría de heteroestructuras verticales grafeno-TMDs reportadas se construyen con otros TMDs, como MoS₂, algunos experimentos han investigado la heteroestructura grafeno-MoTe₂ debido a las propiedades electrónicas y ópticas únicas de MoTe₂. Se reportó que la relación encendido-apagado de la heteroestructura vertical grafeno-MoTe₂ es tan alta como ~(0.5 − 1) × 10⁵, y la responsividad fotónica puede alcanzar 20 mAW⁻¹, comparables a los valores correspondientes de dispositivo grafeno-MoS₂. Más tarde, basado en heteroestructura vertical vdW grafeno-MoTe₂-grafeno, se fabricó un fotodetector de infrarrojo cercano con rendimiento superior, incluyendo alta responsividad fotónica, alta eficiencia cuántica externa, procesos rápidos de respuesta y recuperación, y libre de fuente externa de alimentación drenaje-fuente comparado con otros fotodetectores de semiconductores en capas. Luego, se reportó un transistor vertical vdW grafeno-MoTe₂ que exhibe características ambipolares en forma de V adecuadas. Por tanto, las heteroestructuras grafeno-MoTe₂ son candidatos prometedores para nanodispositivos optoelectrónicos con alta responsividad, alta velocidad y flexibles. En este sentido, es esencial realizar una investigación teórica sobre heteroestructura vertical grafeno-MoTe₂ que no se ha reportado aún.

Para la heteroestructura metal-semiconductor, el tipo de contacto (contacto Schottky o contacto óhmico) debe considerarse, porque determina la existencia de características rectificadoras o no para la heteroestructura. Para el contacto Schottky, la altura de barrera de Schottky (SBH) jugaría un papel clave en los comportamientos de los dispositivos correspondientes y ha sido investigada intensamente. Para lograr alto rendimiento para aplicaciones de dispositivos reales, sería deseable que SBH pueda ajustarse. Muchas estrategias se han propuesto para modular la SBH, entre las cuales aplicar campo eléctrico externo y deformación biaxial son las formas más comunes.

En este artículo, basado en cálculos de primeros principios, estructura electrónica, y dependencia de campo eléctrico externo y deformación de la SBH de heteroestructura grafeno-MoTe₂ han sido investigados. Los resultados calculados demuestran que las propiedades electrónicas de monocapa de grafeno y MoTe₂ se conservan bastante bien después de apilarse verticalmente como heteroestructura. La barrera de Schottky de la heteroestructura puede cambiarse entre tipo p y tipo n aplicando campo eléctrico externo o deformación, y la heteroestructura puede incluso alcanzar contacto óhmico cuando el campo eléctrico externo o deformación es lo suficientemente fuerte.

Métodos Computacionales

Los cálculos de primeros principios se han llevado a cabo usando el Paquete de Simulación Ab-initio de Viena (VASP) basado en teoría de funcional de densidad (DFT). Los pseudopotenciales de onda plana aumentada por proyector (PAW) se aplicaron para modelar interacción ión-electrón y la aproximación de gradiente generalizado (GGA) de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) se usó para tratar correlación de intercambio electrónico. Para todos los cálculos, el método DFT-D2 de Grimme representando el término de interacción vdW se emplea y la energía de corte de onda plana se establece en 600 eV. El umbral de convergencia se establece en 10⁻⁶ eV para energía y 0.01 eV/Å para fuerza. La malla de puntos k de zona de Brillouin se establece como 9 × 9 × 1 dentro del esquema Monkhorst-Pack. Un espacio de vacío de 25 Å en dirección z se adopta para evitar interacción entre capas vecinas. Como se reveló que el efecto de acoplamiento espín-órbita en estructuras de banda de 2H-MoTe₂ es muy débil, todos los cálculos no consideran el acoplamiento espín-órbita.

La heteroestructura grafeno-MoTe₂ se construye por grafeno y monocapa de MoTe₂ apilando los dos materiales 2D en dirección vertical. Tanto grafeno como MoTe₂ adoptan red hexagonal y sus parámetros de red son 2.46 Å y 3.52 Å, respectivamente. Por tanto, el desajuste de red es menor que el criterio previo de 5%. Según las estructuras de monocapa de grafeno y MoTe₂, aquí se consideran tres modos de apilamiento típicos: HS-1, HS-2 y HS-3, mostrados en Fig. 1. Para modo de apilamiento HS-1, un átomo de Te se ubica justo bajo el sitio hueco de la red de grafeno; para HS-2, un átomo de Te se sienta bajo un sitio de átomo C de la red de grafeno; para HS-3, un átomo de Te se sienta bajo otro sitio de átomo C no equivalente de la red de grafeno.

Figura 1. Vista superior y lateral de tres modos de apilamiento típicos para la heteroestructura grafeno-MoTe₂: (a) HS-1, (b) HS-2, (c) HS-3. Las esferas gris, rosa y verde representan átomos de carbono, molibdeno y telurio, respectivamente

Cuando se investiga la dependencia de deformación de SBH, la deformación se aplica igualmente en direcciones zigzag y armchair de grafeno, respectivamente.

Resultados y Discusión

Las estructuras cristalinas de red para monocapa de MoTe₂ y tres modos de apilamiento típicos (HS-1, HS-2 y HS-3) de la heteroestructura grafeno-MoTe₂ han sido todas optimizadas completamente. Las energías de enlace obtenidas de los tres modos de apilamiento típicos son casi las mismas, es decir, -0.85 eV, mientras que las distancias intercapas de equilibrio de los tres modos son todas aproximadamente iguales a 3.53 Å. Por tanto, nos enfocamos únicamente en la heteroestructura grafeno-MoTe₂ HS-1 para la siguiente discusión y omitimos "HS-1" por simplicidad en el texto siguiente. Las estructuras geométricas optimizadas de monocapa de MoTe₂ y heteroestructura grafeno-MoTe₂ se muestran en Fig. 2. Obviamente, la monocapa de MoTe₂ adopta red hexagonal y la constante de red optimizada es 3.52 Å, consistente con resultados experimentales. Se puede ver claramente en la estructura de banda de monocapa de MoTe₂, como se muestra en Fig. 3, que la monocapa de MoTe₂ es un semiconductor con brecha de banda de 1.14 eV, también consistente con resultados experimentales. Cuando grafeno y monocapa de MoTe₂ se apilan verticalmente como heteroestructura, la distancia intercapas de equilibrio es 3.53 Å, comparable al valor de heteroestructura Sb-MoTe₂ (aproximadamente 3.94 Å). También se puede ver en Fig. 2 que las estructuras geométricas de la capa de MoTe₂ y capa de grafeno en la heteroestructura grafeno-MoTe₂ casi permanecen iguales que las estructuras originales de monocapa de MoTe₂ y grafeno, indicando que la interacción entre estas dos capas es débil. La energía de enlace de estructuras de equilibrio -0.85 eV es menor que la de heteroestructura Sb-MoTe₂ (aproximadamente -0.37 eV), por lo que la heteroestructura es energéticamente estable. Tanto la distancia de equilibrio entre dos capas como la energía de enlace son comparables a las de heteroestructuras típicas basadas en grafeno vdW, como grafeno-carburo de fósforo hidrogenado, grafeno-AsSb, grafeno-SMoSe y grafeno-SeMoS, y grafeno-fosforeno, indicando que la interacción entre capa de MoTe₂ y capa de grafeno en la heteroestructura es tipo vdW débil.

Figura 2. Vista superior y lateral de las estructuras optimizadas de (a) monocapa de MoTe₂ y (b) heteroestructura grafeno-MoTe₂. Las esferas gris, rosa y verde representan átomos de carbono, molibdeno y telurio, respectivamente. Los paralelogramos azules denotan las celdas unitarias 2D

Figura 3. Estructura de banda electrónica de monocapa de MoTe₂. La región azul claro representa la brecha de banda entre bandas de valencia y conducción

En realidad, la redistribución y transferencia de carga ocurrirían inevitablemente cuando grafeno y monocapa de MoTe₂ se apilan para formar la heteroestructura. La diferencia de densidad de carga 3D en la heteroestructura grafeno-MoTe₂ definida como Δρ = ρH - ρG - ρMT se ha calculado, donde ρH, ρG y ρMT son las densidades de carga de heteroestructura, grafeno aislado y monocapa de MoTe₂, respectivamente. El resultado se muestra en Fig. 4a, donde las regiones azul y rosa oscuro representan acumulación y agotamiento de carga, respectivamente. Obviamente, la región azul está justo bajo la capa de MoTe₂, indicando que los electrones se acumulan alrededor de la capa de MoTe₂; mientras la capa de grafeno está rodeada por área rosa oscuro, implicando que los huecos se acumulan alrededor de la capa de grafeno. Para ver la propiedad de transferencia de carga más claramente, el promedio planar 〈Δρ〉, definido como valor promedio de la diferencia de densidad de carga 3D Δρ en planos con z = const. paralelos a la capa de grafeno, se muestra como línea azul en Fig. 4a, donde valores negativos y positivos representan agotamiento y acumulación de electrones, respectivamente. El resultado verifica que algunos electrones se transfieren de capa de grafeno a capa de MoTe₂, y hay oscilaciones en 〈Δρ〉 en ambas capas de grafeno y MoTe₂. La función de localización electrónica (ELF) también se grafica en Fig. 4b, de donde se puede ver que la forma de ELF alrededor del átomo de Te cerca de la capa de grafeno es obviamente diferente a la alrededor del átomo de Te del otro lado, sugiriendo la existencia de interacción vdW intercapas en la heteroestructura.

Figura 4. a) Diferencia de densidad de carga 3D y diferencia de densidad de carga promedio (línea azul) como función de posición en la heteroestructura grafeno-MoTe₂ en dirección z, donde regiones azul y rosa oscuro denotan acumulación y deficiencia de electrones, respectivamente. La línea horizontal discontinua marca la ubicación central entre capa de grafeno y MoTe₂. b) Función de localización electrónica de la heteroestructura grafeno-MoTe₂ con isovalor de 0.7

Muchas propiedades físicas están determinadas por estructuras de banda y densidad de estados (DOS), y las estructuras de banda y DOS calculadas de la heteroestructura grafeno-MoTe₂ se muestran en Fig. 5, donde el nivel de Fermi se establece en cero. El cono de Dirac de la capa de grafeno alrededor del nivel de Fermi se conserva bien; sin embargo, se abre una brecha de banda de aproximadamente 10.6 meV. Es decir, hay un acoplamiento intercapas pequeño pero notable en la heteroestructura. Las bandas contribuidas por la capa de MoTe₂ demuestran que las características semiconductoras de la capa de MoTe₂ con brecha de banda directa se retienen. La brecha de banda de la capa de MoTe₂ es 0.85 eV en la heteroestructura, que cambia comparado con el resultado de 1.14 eV para monocapa de MoTe₂ aislada. Una característica llamativa en Fig. 5 es que la estructura de banda puede considerarse como la suma simple de bandas de capas aisladas. No es sorprendente que la interacción entre capa de grafeno y capa de MoTe₂ sea insuficiente para modificar las características de la estructura de banda de cada componente en la heteroestructura, por lo que el efecto de interacción intercapas en la estructura de banda es muy débil. Esto indica además que la interacción vdW domina entre capa de MoTe₂ y capa de grafeno en la heteroestructura, preservando así las propiedades intrínsecas clave.

Figura 5. Estructuras de banda y densidad de estados parcial de capa de grafeno y capa de MoTe₂ en la heteroestructura grafeno-MoTe₂

Las propiedades de contacto de heteroestructuras son importantes para aplicaciones de dispositivos. Se ha diseñado un transistor basado en heteroestructura grafeno-MoTe₂, y el diagrama esquemático se muestra en Fig. 6a, donde la monocapa de MoTe₂ se usa como material de canal y grafeno como electrodos de fuente/drenaje y puerta. Debido a la diferencia en funciones de trabajo del metal y semiconductor, hay una curvatura de banda en la interfaz, que puede estimarse por la diferencia de nivel de Fermi (ΔEF), definida por ΔEF = WG-MT - WMT, donde WG-MT y WMT son las funciones de trabajo de las heteroestructuras y la monocapa de MoTe₂ correspondiente, respectivamente. Los valores calculados de WG-MT y WMT son 4.36 eV y 4.84 eV, respectivamente, como se muestra en Fig. 6b. Los resultados son consistentes con valores experimentales. Consecuentemente, la curvatura de banda (ΔEF) es aproximadamente 0.48 eV en la heteroestructura, comparable al resultado de heteroestructura grafeno-carburo de fósforo hidrogenado.

Figura 6. a) Diagrama esquemático de transistor basado en heteroestructura grafeno-MoTe₂. b) Alineación de banda de heteroestructura grafeno-MoTe₂ respecto al nivel de vacío, donde el cono rojo representa la posición del punto de Dirac de capa de grafeno en la heteroestructura. CBM y VBM representan mínimo de banda de conducción y máximo de banda de valencia, respectivamente. WG-MT y WMT son las funciones de trabajo de heteroestructura grafeno-MoTe₂ y monocapa de MoTe₂, respectivamente

Una de las propiedades de contacto más importantes de heteroestructuras metal-semiconductor es la barrera de Schottky en la interfaz vertical (entre capa de grafeno y capa de MoTe₂), que determina el flujo de corriente a través de la interfaz de heteroestructuras, jugando un papel significativo en el rendimiento de dispositivos correspondientes. En general, según los tipos de semiconductores en heteroestructuras, SBH se divide en tipo n y tipo p, respectivamente. La SBH tipo n (ΦBn) se define como la diferencia de energía entre el mínimo de banda de conducción (CBM) del semiconductor (EC) y el nivel de Fermi del metal (EF), es decir, ΦBn = EC - EF. La SBH tipo p (ΦBp) se define como la diferencia de energía entre el nivel de Fermi del metal y el máximo de banda de valencia (VBM) del semiconductor (EV), es decir, ΦBp = EF - EV. Los resultados de SBH de la heteroestructura grafeno-MoTe₂ se muestran en Fig. 6b. Debido a la transferencia de carga, el nivel de Fermi se mueve desde el lado de banda de valencia de monocapa de MoTe₂ al lado de banda de conducción de capa de MoTe₂ en la heteroestructura, denotando que la SBH de la heteroestructura es tipo n con valor de aproximadamente 0.33 eV en la interfaz. Es decir, la conducción de carga de la heteroestructura será principalmente a través de electrones.

Para mejorar el rendimiento de transistores basados en heteroestructura, sería deseable ajustar la SBH. Se ha demostrado que la SBH puede ajustarse aplicando campo eléctrico externo y deformación en plano. Una serie de cálculos para la estructura de banda de la heteroestructura bajo diferentes campos eléctricos externos se han realizado, y los resultados se muestran en Fig. 7, donde la dirección para campo eléctrico externo positivo apunta de capa de MoTe₂ a capa de grafeno, mientras el valor negativo es en dirección opuesta. En la región de contacto Schottky, ΦBn exhibe relación lineal aproximadamente ascendente con el campo eléctrico, mientras ΦBp se comporta inversamente. Estos resultados sugieren que campos eléctricos positivos y negativos permiten que el nivel de Fermi se desplace hacia VBM y CBM de la capa de MoTe₂ en la heteroestructura, respectivamente. Bajo campo eléctrico negativo, ΦBn es menor que ΦBp todo el tiempo, indicando que la barrera de Schottky es tipo n. Cuando el campo eléctrico positivo es ligeramente mayor que cero, ΦBn comienza a ser mayor que ΦBp, lo que significa que la barrera de Schottky cambia de tipo n a tipo p en la interfaz grafeno-MoTe₂. Es obvio que la brecha de banda (aproximadamente igual a la suma de ΦBn y ΦBp) de la capa de MoTe₂ casi permanece constante bajo campo eléctrico externo, denotando que el campo externo tiene poco efecto en las propiedades electrónicas prístinas. Esto puede entenderse como: aunque el campo eléctrico externo puede cambiar los valores propios de energía del electrón de valencia como CBM y VBM, sus valores relativos permanecen inalterados, resultando en brecha de banda constante. En otras palabras, el campo eléctrico externo no podría cambiar la estructura de banda excepto la curvatura de banda. También se ve claramente en Fig. 7 que la SBH se vuelve negativa cuando el campo eléctrico positivo es mayor que 1.0 V/nm, lo que significa que electrones de grafeno serían inyectados en MoTe₂ sin barrera alguna, indicando que MoTe₂ posee conductividad metálica, y así realizando transición de contacto Schottky a óhmico. Para campo eléctrico negativo cuando la intensidad excede 1.0 V/nm, la heteroestructura también podría ajustarse a contacto óhmico. Todos estos resultados demuestran que aplicar campo eléctrico externo es una estrategia efectiva para modular la SBH y tipo de contacto para la heteroestructura grafeno-MoTe₂.

Figura 7. Altura de barrera de Schottky de la heteroestructura grafeno-MoTe₂ como función del campo eléctrico externo. Las áreas azul y roja denotan contacto Schottky como tipo p y tipo n, respectivamente. El área gris marca la región de contacto óhmico

La SBH como función de deformación biaxial en plano también se calcula y los resultados se muestran en Fig. 8. Para aplicar deformación biaxial, la coordenada z de átomos de Te se relaja mientras las posiciones de otros átomos permanecen fijas tras cambiar el tamaño de la celda unitaria. Se muestra que la deformación también puede ajustar la SBH de la heteroestructura entre tipo n y tipo p y llevar la heteroestructura a acercarse al contacto óhmico. Los comportamientos de dependencia de deformación de SBH son muy diferentes a los de dependencia de campo eléctrico. La situación se vuelve mucho más compleja. Para un amplio rango de deformación, ΦBn es menor que ΦBp, mientras solo en un estrecho rango de deformación tensil ΦBp mantiene menor que ΦBn. Es decir, el rango de deformación de SBH tipo n (la deformación es aproximadamente -10 ~ 4%) es mucho más ancho que el de tipo p (aproximadamente 4 ~ 7%). Cuando la deformación tensil alcanza 7% y la deformación compresiva alcanza 10%, el contacto óhmico para la heteroestructura también aparece. Vale notar que la brecha de banda de la capa de MoTe₂ en la heteroestructura cambiaría fuertemente con la variación de deformación en la región de contacto Schottky, lo que es fuertemente diferente a los resultados del caso de campo eléctrico. Cuando las redes están bajo deformación, se desviarían del estado de equilibrio, causando cambio de estructura de banda. De hecho, no solo el valor de brecha de banda sino también el tipo de brecha de banda (directa o indirecta) cambiarían por deformación. Para deformación pequeña, la capa de MoTe₂ permanece brecha de banda directa mientras cambia a indirecta para deformación grande. Aquí, debe señalarse que para un transistor real las condiciones reales para realizar la transición de contacto Schottky a óhmico pueden ser algo diferentes a los resultados calculados debido a situaciones reales.

Figura 8. Altura de barrera de Schottky de la heteroestructura grafeno-MoTe₂ como función de deformación. Las áreas azul y roja denotan contacto Schottky como tipo p y tipo n, respectivamente. El área gris marca la región de contacto óhmico

Los resultados anteriores sugieren que tanto aplicar campo eléctrico externo como deformación biaxial en plano son métodos efectivos para controlar SBH y tipo de contacto de la heteroestructura grafeno-MoTe₂, lo cual es indispensable para diseñar transistores de efecto de campo basados en heteroestructuras vdW 2D. Además, la heteroestructura grafeno-MoTe₂ puede aplicarse para diodos de Schottky ajustables en nanodispositivos electrónicos y optoelectrónicos.

Conclusiones

En resumen, las estructuras de banda de la heteroestructura grafeno-MoTe₂ bajo diferentes campos eléctricos y deformaciones biaxiales han sido investigadas sistemáticamente basadas en cálculos de primeros principios. Las estructuras electrónicas de grafeno y MoTe₂ se conservan bien después de apilarse juntas en dirección vertical, sugiriendo que la interacción intercapas de la heteroestructura pertenece al tipo vdW. Sin embargo, el nivel de Fermi se mueve hacia CBM de la capa de MoTe₂ tras la formación de la heteroestructura, es decir, los contactos Schottky son tipo n con SBH de 0.33 eV. La SBH y el tipo de contactos en la interfaz de la heteroestructura pueden modularse eficazmente aplicando campo eléctrico externo o deformación. Cuando se aplica campo eléctrico, en la región de contacto Schottky, la SBH tipo n exhibe relación lineal aproximadamente ascendente con el campo eléctrico, y la SBH tipo p se comporta inversamente. La heteroestructura puede ajustarse a contacto óhmico para campo eléctrico mayor que 1.0 V/nm en ambos lados positivo y negativo. Para el caso de aplicar deformación biaxial, la situación es más compleja que el caso de campo eléctrico. El rango de deformación de SBH tipo n es mucho más ancho que el de tipo p. Cuando la deformación tensil alcanza 7% o la deformación compresiva alcanza 10%, el contacto óhmico también aparece. Todos los resultados demuestran que aplicar campo eléctrico o deformación es una buena forma de controlar la SBH así como el tipo de contacto de la heteroestructura, incluso llevar el sistema a contacto óhmico. Estas características son bastante significativas para diseñar nanodispositivos electrónicos y optoelectrónicos de alto rendimiento.

Disponibilidad de Datos y Materiales

Los conjuntos de datos que respaldan las conclusiones de este artículo están incluidos dentro del artículo, y más información sobre datos y materiales podría ponerse a disposición de la parte interesada bajo solicitud motivada dirigida al autor correspondiente.

Abreviaturas

2D:

Bidimensional

TMDs:

Diclorogenuros de metales de transición

vdW:

Van der Waals

SBH:

Altura de barrera de Schottky

DFT:

Teoría de funcional de densidad

PAW:

Onda plana aumentada por proyector

PBE:

Perdew-Burke-Ernzerhof

GGA:

Aproximación de gradiente generalizado

DOS:

Densidad de estados

CBM:

Mínimo de banda de conducción

VBM:

Máximo de banda de valencia