清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

First-principles study of metal-semiconductor contacts and quantum transport simulations for 5.1-nm monolayer MoSi2N4 devices

纸卷 金属 单层 半导体 材料科学 物理 纳米技术 光电子学 工程类 机械工程 冶金
作者
Zhanhai Li,Jianing Han,Shengguo Cao,Zhenhua Zhang,X.Q. Deng
出处
期刊:Physical review applied [American Physical Society]
卷期号:21 (5) 被引量:40
标识
DOI:10.1103/physrevapplied.21.054062
摘要

The semiconductor industry has been facing obstacles in designing low-power (LP) nanoelectronic devices due to the lack of accurate theoretical simulations and low-resistance contacts of heterojunctions. Here, based on experimental data, we discover that the generalized gradient approximation using the Fritz Haber Institute pseudopotential accurately describes the lattice constants and electronic properties of monolayer ${\mathrm{Mo}\mathrm{Si}}_{2}{\mathrm{N}}_{4}$. It is further confirmed that this method is also applicable to characterize the electrical contact properties and device transport characteristics of metal$/{\mathrm{Mo}\mathrm{Si}}_{2}{\mathrm{N}}_{4}$ heterojunctions (where metal includes $\mathrm{Sc},\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{Bi},\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{Ag},\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{Al},\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{Ti}$, graphene, $\mathrm{Cr}$, $\mathrm{Fe},\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{Cu},\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{Co},\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{Au},\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{Pd},\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{Ni},$ and $\mathrm{Pt}$). Calculations show that various bulk metal/${\mathrm{Mo}\mathrm{Si}}_{2}{\mathrm{N}}_{4}$ heterojunctions exhibit n-type Schottky barrier contact features, and it is possible to achieve 100% carrier injection for ${\mathrm{Mo}\mathrm{Si}}_{2}{\mathrm{N}}_{4}$ with $\mathrm{Sc},\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{Ag},\mathrm{Ti},\mathrm{Pd},$ and $\mathrm{Pt}$ contacts. Using the Schottky-Mott rule and quantum transport simulation, a strong Fermi-level pinning effect at the metal$/{\mathrm{Mo}\mathrm{Si}}_{2}{\mathrm{N}}_{4}$ interfaces is observed, and $\mathrm{Sc}$ is identified as the best metal electrode. The 5.1-nm p-i-n field-effect transistor (FET) with $\mathrm{Sc}$ electrodes can meet the off-state current requirement of the 2013 International Technology Roadmap for Semiconductors standard for high-performance and LP FET devices. By employing a high-k gate, the on-state current for the undoped LP device can be improved by 2 orders of magnitude, and its high on:off ratio is up to 3 \ifmmode\times\else\texttimes\fi{} ${10}^{6}$. These findings provide insights into the metal/${\mathrm{Mo}\mathrm{Si}}_{2}{\mathrm{N}}_{4}$ interface behaviors and provide a theoretical reference for designing ${\mathrm{Mo}\mathrm{Si}}_{2}{\mathrm{N}}_{4}$-based nanoelectronic devices by selecting suitable electrodes with low contact resistance.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
黑大侠完成签到 ,获得积分0
6秒前
迷路匪发布了新的文献求助10
9秒前
小宝完成签到 ,获得积分10
10秒前
12秒前
bowknotttt发布了新的文献求助10
19秒前
lei完成签到,获得积分10
21秒前
飞龙在天完成签到 ,获得积分10
25秒前
ChandlerZB完成签到,获得积分10
31秒前
风之谷完成签到,获得积分10
37秒前
LLLucen发布了新的文献求助10
42秒前
李健的小迷弟应助Jerry采纳,获得10
54秒前
LLLucen完成签到,获得积分10
55秒前
Leo完成签到 ,获得积分10
1分钟前
大大大忽悠完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Bin_Liu发布了新的文献求助10
1分钟前
Yun完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xue完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
葱姜蒜辣椒香菜我全要完成签到,获得积分10
1分钟前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得30
2分钟前
健康的宛菡完成签到 ,获得积分10
2分钟前
AllRightReserved应助lanshuitai采纳,获得10
2分钟前
FashionBoy应助lanshuitai采纳,获得10
3分钟前
话说dota完成签到 ,获得积分10
3分钟前
对潇潇暮雨完成签到 ,获得积分10
3分钟前
woxinyouyou完成签到,获得积分0
4分钟前
无悔完成签到 ,获得积分0
4分钟前
4分钟前
虞无声完成签到,获得积分10
4分钟前
ZJakariae完成签到,获得积分10
4分钟前
赖氨酸完成签到,获得积分10
4分钟前
Blaseaka完成签到 ,获得积分0
4分钟前
student完成签到,获得积分10
5分钟前
自由山槐发布了新的文献求助200
5分钟前
mathmotive完成签到,获得积分10
5分钟前
student给student的求助进行了留言
5分钟前
科研通AI6.2应助lanshuitai采纳,获得10
5分钟前
科研通AI6.2应助ma采纳,获得10
5分钟前
浚稚完成签到 ,获得积分10
5分钟前
山是山三十三完成签到 ,获得积分10
6分钟前
高分求助中
Adhesion Science: Principles & Practice 1234
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Burger's Medicinal Chemistry and Drug Discovery 400
A Step-by-Step Guide to Qualitative Data Coding 2nd Edition 400
Impact of Storage Orientation and Duration on Prefilled Syringe Performance: Break-Loose and Glide Forces, and Injection Time Across Multiple Time Points 360
Programming for Chemical Engineers Using C, C++, and MATLAB 300
Upland Kenya wild flowers and ferns: a flora of the flowers, ferns, grasses, and sedges of highland Kenya 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6661647
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8412322
关于积分的说明 17983781
捐赠科研通 5864452
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2974551
邀请新用户注册赠送积分活动 1950397
关于科研通互助平台的介绍 1875351