ナノスケール材料：ファンデルワールス金属–半導体接合におけるショットキー–モット限界への接近
Nature 557, 7707 doi: 10.1038/s41586-018-0129-8
金属電極と半導体材料の接触部に形成される接合は、電子デバイスやオプトエレクトロニクスデバイスの重要な構成要素である。金属–半導体接合は、ショットキー障壁と呼ばれるエネルギー障壁によって特徴付けられ、その高さは、理想的な場合には、エネルギー準位の相対的な配置に基づいてショットキー–モット則によって予測される。しかし、このような理想的な物理状態は、典型的な金属–半導体界面では、化学的な乱れとフェルミ準位のピン止めが不可避なために、実験的にはこれまでほとんど実現されてこなかった。本論文では、原子レベルで平坦な金属薄膜を直接的な化学結合なしに二次元半導体上に積層して、化学的乱れとフェルミ準位のピン止めが本質的に存在しない界面を形成することにより、ファンデルワールス金属–半導体接合を生成したことについて報告する。この接合のショットキー障壁の高さはショットキー–モット限界に近く、金属の仕事関数によって決定されるので、非常に調整しやすい。我々は、仕事関数が硫化モリブデンの伝導帯エッジまたは価電子帯エッジに一致する金属薄膜（銀または白金）を転写することによって、室温において二端子法での電子移動度が260 cm2 V−1 s−1で、正孔移動度が175 cm2 V−1 s−1のトランジスターを実現した。さらに、仕事関数が異なる非対称な接触部の対を使用することによって、開路電圧が1.02 Vの銀/硫化モリブデン/白金フォトダイオードを実証した。今回の研究は、理想的な金属–半導体接合の基本的限界を実験的に立証しただけでなく、高性能なエレクトロニクスやオプトエレクトロニクスで利用できる可能性がある効率が高く損傷をもたらさない金属集積化法を明らかにしている。
