半导体界面处费米能级钉扎的消失

我们揭示了基于范德瓦耳斯相互作用的半导体界面肖特基结中费米能级变化的普适性。我们表明，对于本征（未掺杂）和外延（掺杂）半导体，在包括无机、有机甚至有机-无机杂化半导体在内的广泛体相体系中，准费米能级钉扎在半导体薄膜的某一厚度处消失。位于能带隙中的费米能级（EF）位置不仅由衬底功函数决定，还由半导体薄膜的厚度决定，其中最终的 EF 应位于反映半导体自身热平衡的位置。这种普适性源于求解一维泊松方程后衬底与半导体薄膜之间的电荷转移。我们的计算解决了利用紫外光电子能谱（UPS）测得的实验结果中的一些相互矛盾之处，并统一了从（i）无机半导体到有机半导体以及（ii）本征（未掺杂）到外延（掺杂）半导体提取能带隙中 EF 位置的一般规则。我们的发现应为在真实器件中获得关于厚度的定量能带图提供简单的解析标度关系，从而为界面物理的基本理解和功能器件设计铺平道路。