邓旭良 冀先飞 王德君† 黄玲琴‡

1) (江苏师范大学电气工程及自动化学院,徐州 221000)

2) (大连理工大学电子信息与电气工程学部,控制科学与工程学院,工业装备智能控制与优化教育部重点实验室,大连 116024)

由于SiC 禁带宽度大,在金属/SiC 接触界面难以形成较低的势垒,制备良好的欧姆接触是目前SiC 器件研制中的关键技术难题,因此,研究如何降低金属/SiC 接触界面的肖特基势垒高度(SBH)非常重要.本文基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,结合平均静电势和局域态密度计算方法,研究了石墨烯作为过渡层对不同金属 (Ag,Ti,Cu,Pd,Ni,Pt)/SiC 接触的SBH 的影响.计算结果表明,单层石墨烯可使金属/SiC 接触的SBH 降低;当石墨烯为2 层时,SBH 进一步降低且Ni,Ti 接触体系的SBH 呈现负值,说明接触界面形成了良好的欧姆接触;当石墨烯层数继续增加,SBH 不再有明显变化.通过分析接触界面的差分电荷密度以及局域态密度,SBH 降低的机理可能主要是石墨烯C 原子饱和了SiC 表面的悬挂键并降低了金属诱生能隙态对界面的影响,并且接触界面的石墨烯及其与金属相互作用形成的混合相具有较低的功函数.此外,SiC/石墨烯界面形成的电偶极层也可能有助于势垒降低.

1 引言

作为第三代半导体材料,SiC 具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率等优异的性质,在高温、高频、大功率器件领域具有极大的应用潜力[1].在SiC 器件研制中,制备低电阻率、高稳定性的 SiC欧姆接触是目前亟需攻克的关键技术难题,欧姆接……