铝-金刚石界面电子特性与界面肖特基势垒的杂化密度泛函理论HSE06的研究∗

吴孔平 孙昌旭 马文飞 王杰 魏巍 蔡俊 陈昌兆 任斌 桑立雯 廖梅勇‡

1)(安徽理工大学电气与信息工程学院,淮南232001)2)(日本国立材料科学研究所(N IMS),宽带隙半导体研究室,筑波305-0044)

铝-金刚石界面电子特性与界面肖特基势垒的杂化密度泛函理论HSE06的研究∗

吴孔平1)2)†孙昌旭1)马文飞1)王杰1)魏巍1)蔡俊1)陈昌兆1)任斌2)桑立雯2)廖梅勇2)‡

1)(安徽理工大学电气与信息工程学院,淮南232001)2)(日本国立材料科学研究所(N IMS),宽带隙半导体研究室,筑波305-0044)

(2017年1月17日收到;2017年1月25日收到修改稿)

宽带隙半导体金刚石具有突出的电学与热学特性,近年来,基于金刚石的高频大功率器件受到广泛关注,对于金属-金刚石肖特基结而言,具有较高的击穿电压和较小的串联电阻,所以金属-金刚石这种金半结具有非常好的发展前景.本文通过第一性原理方法去研究金属铝-金刚石界面电子特性与肖特基势垒的高度.界面附近原子轨道的投影态密度的计算表明:金属诱导带隙态会在金刚石一侧产生,并且具有典型的局域化特征,同时可以发现电子电荷转移使得FerMi能级在金刚石一侧有所提升.电子电荷在界面的重新分布促使界面形成新的化学键,使得金属铝-氢化金刚石形成稳定的金半结.特别地,我们通过计算平均静电势的方法得到金属铝-氢化金刚石界面的势垒高度为1.03 eV,该值与金属诱导带隙态唯像模型计算的结果非常接近,也与实验值符合得很好.本文的研究可为金属-金刚石肖特基……