金属-半导体接触 Fermi 能级固定效应的统一界面偶极理论
材料科学
2025-11-27 v1 计算物理
摘要
我们提出了一种统一的键合偶极理论，用于解释金属-半导体界面偶极和 Fermi 能级固定(FLP)的微观来源，基于 Harrison 的键轨道模型。通过结合第一性原理计算和紧束缚分析，显示即使仅存在单层金属，局部键合也足以产生较大的界面偶极并诱导强 FLP。金属诱导能隙态(MIGS)、键合引起的表面态(DBSS)以及嵌入价带的键合态，都被理解为同一底层界面键合机制的不同结果，而非独立导致 FLP 的原因。我们进一步建立，FLP 强度的关键参数是能够与金属形成新化学键的表面空轨道密度，直接控制键合引起的界面偶极大小。此图景自然解释了在更离子性半导体中观察到的较弱固定现象相对于共价半导体，并为工程化金属-半导体界面和调节肖特基势垒高度提供了实用指导。
引用
@article{arxiv.2511.21494,
title = {Unified interface dipole theory for Fermi level pinning effect at metal-semiconductor contacts},
author = {Ziying Xiang and Jun-Wei Luo and Shu-Shen Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.21494},
year = {2025}
}
备注
23 pages, 8 figures