基于二维材料的肖特基异质结构中的普适标度律

我们发现了基于二维(2D)材料的肖特基异质结构载流子输运中的一种新普适性。我们表明，反向饱和电流($\mathcal{J}$)随温度($T$)的标度关系普遍满足 $\log(\mathcal{J}/T^{\beta}) \propto -1/T$，其中对于横向肖特基异质结构 $\beta = 3/2$，对于纵向肖特基异质结构 $\beta = 1$，该关系在包括非相对论电子气、Rashba 自旋电子系统、单层及少层石墨烯、过渡金属硫族化合物和拓扑固体薄膜在内的广泛二维体系中成立。这种普适性源于热离子过程与面内载流子动力学之间的强耦合。我们的模型解决了先前工作中一些相互矛盾的结果，并与近期实验相符。该普适标度律标志着过去60年广泛使用的经典二极管方程中 $\beta=2$ 标度的失效。我们的发现将为提取基于二维材料的异质结构中的肖特基势垒高度提供一种简单的解析标度关系，从而为纳米尺度界面物理的基础理解和应用器件工程铺平道路。