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       范德瓦爾斯(vdW)異質(zhì)結(jié)構(gòu)在納米電子學和光電子學中表現(xiàn)出極好的應用前景。我們提出了一種由石墨烯和WGe₂N₄單層(ML)組成的新型vdW異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并通過第一性原理計算研究了外部電場(E_ext)對肖特基勢壘高度(SBH)的影響。由于界面相互作用較弱，這兩個組分層都很好地保持了其基本的電子特性。石墨烯/WGe₂N₄異質(zhì)結(jié)對E_ext很敏感。在E_ext =-0.3 V/Å和0.6 V/Å時，接觸分別變?yōu)閚型和p型歐姆接觸。這些發(fā)現(xiàn)表明，石墨烯/WGe₂N₄ vdW異質(zhì)結(jié)構(gòu)在納米電子學中具有廣闊的應用前景。

 
圖1. (a)優(yōu)化后的ML WGe₂N₄的俯視圖和側(cè)視圖；(b)優(yōu)化后的石墨烯/WGe₂N₄ vdW異質(zhì)結(jié)構(gòu)的俯視圖和側(cè)視圖。


 圖2. (a) ML WGe₂N₄的能帶結(jié)構(gòu)。(b-c)石墨烯/ WGe₂N₄超晶胞vdW異質(zhì)結(jié)的投影能帶結(jié)構(gòu)(b)(2×2)/()；(c)()/(3×3)；(d)具有(2×2)/()的超晶胞石墨烯/ WGe₂N₄ vdW異質(zhì)結(jié)單元素的PDOS。

 
圖3. 石墨烯/ WGe₂N₄ vdW異質(zhì)結(jié)的( a )平面平均電荷密度；( b )平面平均電荷密度差；( c )沿z軸的靜電勢；( d )能帶圖。

 
圖4 .切片交叉過程中的橫截面和電子局部化函數(shù)(ELF) (a) C-C鍵；(b) Ge-N鍵；(c) W-N鍵。

 
圖5. 電場作用下石墨烯/WGe₂N₄ vdW異質(zhì)結(jié)構(gòu)的投影能帶結(jié)構(gòu)。(a)−0.3 V/Å, (b)−0.1 V/Å, (c)0.2 V/Å, (d) 0.6 V/Å。

 
圖6. 石墨烯/WGe₂N₄ vdW異質(zhì)結(jié)構(gòu)在外加電場作用下的SBH演化。
 
       相關研究成果由北方工業(yè)大學機械與材料工程學院XinQi Yuan等人于2024年發(fā)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 

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號