通过界面偶极子工程实现垂直 1T/1H/1T-MoS$_2$ 异构结构的 MIM 二极管式整流
材料科学
2025-09-23 v1
摘要
垂直二维 (2D) 隧道二极管能够模仿金属-绝缘-金属 (MIM) 二极管式整流而无需使用不同接触材料，对于可扩展的纳米电子器件具有吸引力。MoS 可存在半导体 1H 相和金属 1T 相，使得在单一材料内实现相工程异构结构成为可能。首先性电子结构和量子传输计算表明，相工程 1T/1H/1T--MoS 异构结构表现出显著的 MIM 二极管式整流，源于不对称 1T/1H 界面处的界面电荷转移。电荷转移形成界面偶极子阶梯，在 1H 阻挡层上建立内在电位降，从而在零偏压下产生梯形隧道势垒。相比之下，对称的 1T/1H 界面不形成界面偶极子且无整流现象。为阐明微观机理，分析了垂直石墨烯/六氟磷化硼/石墨烯异构结构作为简化的界面和明确势垒的 MIM 二极管类器件，确认界面诱导的偶极子而非工作函数差异是实现该效应的关键。该机制完全在单层材料体系内 operate，不依赖垂直堆叠，突出了与相掩模在 2D 半导体中的兼容性。这些结果表明垂直 1T/1H/1T--MoS 作为一种完全二维、单材料平台可实现 MIM 二极管式整流，并将界面偶极子工程定位为超薄平面二极管、高频探测器和能源收集隧道器件的通用策略。
引用
@article{arxiv.2509.17947,
title = {MIM-Diode-Like Rectification in Lateral 1T/1H/1T-MoS$_2$ Homojunctions via Interfacial Dipole Engineering},
author = {Elias Eckmann and Ersoy Şaşıoğlu and Nicki F. Hinsche and Ingrid Mertig},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.17947},
year = {2025}
}
备注
Supplemental information included