通过高-$\kappa$ 超薄 MgO 层实现表面钝化与封装的 ZnO 原子层

通过基于材料设计使用 MgO 原子层进行表面钝化与封装，已开发出原子级透明的垂直取向 ZnO 基范德瓦耳斯材料；并研究了其物理性能。钝化与封装使光学与电子性能显著改善。MgO 与 ZnO、ZnO 与 MgO/ZnO，以及 ZnO 与 MgO/ZnO/MgO 异质界面的价带偏移 $\Delta E_v$ 分别确定为 0.37 $\pm$0.02、-0.05$\pm$0.02 与 -0.11$\pm$0.02 eV；导带偏移 $\Delta E_c$ 推导为 0.97$\pm$0.02、0.46$\pm$0.02 与 0.59$\pm$0.02 eV，表明 MgO 与 ZnO 中为跨越型 I 类，而 ZnO 与各异质结构中为交错型 II 类异质结能带排列。能带偏移与界面电荷转移被用来解释超晶格中 $n$ 型导电性的起源。层中载流子限制导致的光学吸收增强表明，MgO 是封装 ZnO 基光电器件的优异高-$\kappa$ 介电栅氧化物。