Epitaxial Graphene/SiC界面上的二维铟氧化物：合成、结构、性质与器件
材料科学
2025-11-13 v2
摘要
高质量的二维(2D)介质材料对于制作2D/3D混合垂直电子器件（如基于金属-氧化物-半导体(MOS)的肖克基二极管和热电子晶体管）至关重要，而其生产受限于bulk层状宽带隧 Semiconductor的稀缺性。在本研究中，我们 presenting 合成一种新的2D介电材料，单层InO2，它在stichiometry上不同于其bulk形式，通过在epitaxial graphene(EG)/SiC界面进行intercalation实现大面积(>300 μm2)上的合成。通过在intercalation之前通过光刻调节graphene的横向尺寸，我们可调控InO2的厚度，其中 predominantly(~85%)的单层InO2被形成。单层InO2形成的偏好通过ReaxFF活性分子动力学和密度泛函理论(DFT)计算得到解释。此外，计算得出InO2的带隙为4.1 eV，与其bulk形式(2.7 eV)不同。进一步地，MOS基肖克基二极管测量在InO2 intercalated EG/n-SiC上表明，EG/n-SiC junction在intercalation后从ohmic junction转换为Schottky junction，barrier height为0.87 eV，整流比率约为10^5。这些发现为2D介电材料族的新增成员引入了新的潜力，表明单层InO2有望用作垂直电子器件的barrier。
引用
@article{arxiv.2504.09370,
title = {Two-dimensional Indium Oxide at the Epitaxial Graphene/SiC Interface: Synthesis, Structure, Properties, and Devices},
author = {Furkan Turker and Bohan Xu and Chengye Dong and Michael Labella and Nadire Nayir and Natalya Sheremetyeva and Zachary J. Trdinich and Duanchen Zhang and Gokay Adabasi and Bita Pourbahari and Wesley E. Auker and Ke Wang and Mehmet Z. Baykara and Vincent Meunier and Nabil Bassim and Adri C. T. van Duin and Vincent H. Crespi and Joshua A. Robinson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.09370},
year = {2025}
}