北方工业大学机械与材料工程学院XinQi Yuan等–石墨烯 WGe2N4范德瓦尔斯异质结：电场调控的肖特基势垒

范德瓦尔斯(vdW)异质结构在纳米电子学和光电子学中表现出极好的应用前景。我们提出了一种由石墨烯和WGe₂N₄单层(ML)组成的新型vdW异质结构，并通过第一性原理计算研究了外部电场(E_ext)对肖特基势垒高度(SBH)的影响。由于界面相互作用较弱，这两个组分层都很好地保持了其基本的电子特性。石墨烯/WGe₂N₄异质结对E_ext很敏感。在E_ext =-0.3 V/Å和0.6 V/Å时，接触分别变为n型和p型欧姆接触。这些发现表明，石墨烯/WGe₂N₄ vdW异质结构在纳米电子学中具有广阔的应用前景。

图1. (a)优化后的ML WGe₂N₄的俯视图和侧视图；(b)优化后的石墨烯/WGe₂N₄ vdW异质结构的俯视图和侧视图。

图2. (a) ML WGe₂N₄的能带结构。(b-c)石墨烯/ WGe₂N₄超晶胞vdW异质结的投影能带结构(b)(2×2)/(√3x√3)；(c)(√13x√13)/(3×3)；(d)具有(2×2)/(√3x√3)的超晶胞石墨烯/ WGe₂N₄ vdW异质结单元素的PDOS。

图3. 石墨烯/ WGe₂N₄ vdW异质结的( a )平面平均电荷密度；( b )平面平均电荷密度差；( c )沿z轴的静电势；( d )能带图。

图4 .切片交叉过程中的横截面和电子局部化函数(ELF) (a) C-C键；(b) Ge-N键；(c) W-N键。

图5. 电场作用下石墨烯/WGe₂N₄ vdW异质结构的投影能带结构。(a)−0.3 V/Å, (b)−0.1 V/Å, (c)0.2 V/Å, (d) 0.6 V/Å。

图6. 石墨烯/WGe₂N₄ vdW异质结构在外加电场作用下的SBH演化。

相关研究成果由北方工业大学机械与材料工程学院XinQi Yuan等人于2024年发表在Surface Science (https://doi.org/10.1016/j.susc.2024.122450)上。原文：Graphene/WGe₂N₄ van der Waals heterostructure: Controllable Schottky barrier by an electric field