新加坡技术与设计大学 拓扑半金属电接触可以显著降低接触电阻，提高2D半导体晶体管的能效 在消费者市场对更小、更轻、更智能的设备不断增长的需求的推动下，智能手机、平板电脑和笔记本电脑等消费电子产品的尺寸一直在不断缩小，同时性能也在不断提高
然而，让这些设备变小是有代价的
由于超小型半导体芯片中奇异量子效应的主导地位，场效应晶体管——构成计算机处理器和存储芯片主干的电子开关——不再以可控的方式工作
为了继续缩小电子器件的尺寸，必须采用复杂的器件结构，如鳍式场效应晶体管和门极全能场效应晶体管
二维半导体被誉为下一代超小型计算电子产品的新选择
因为它们的超薄体通常只有几个原子厚，所以当它被制成场效应晶体管时，可以有效地控制电开关操作，而不涉及复杂的器件结构
2016年，世界经济论坛将二维材料列为未来电子十大新兴技术之一
同样在2018年，石墨烯——一种具有特殊性质的二维材料——在世界经济论坛上被强调为革命性传感器技术的关键等离子体材料之一
制作晶体管时，二维半导体需要由两块金属(称为源极和漏极)进行电接触
然而，这种工艺在元件的源极和漏极产生不希望的大电阻，通常称为接触电阻
大的接触电阻会不利地降低晶体管的性能，并在器件中产生大量的热量
这些不利影响会严重限制二维材料在半导体工业中的潜力
迄今为止，寻找一种与二维半导体键合时不会产生大接触电阻的金属仍是一项持续的探索
新加坡科技与设计大学领导的一个研究小组在《物理评论应用》上报道，发现了一种解决二维半导体接触电阻问题的新策略
通过进行最先进的密度泛函理论(DFT)计算模拟，SUTD研究小组发现，Na3Bi的超薄薄膜——一种最近发现的拓扑半金属，其导电性质受到其晶体对称性的保护——可以用作具有超低接触电阻的二维半导体的金属接触
“我们发现Na3Bi和二维半导体之间形成的肖特基势垒高度是工业上常用的许多金属中最低的之一，”Dr
易新昂是国家可持续发展研究所研究小组的主要科学家之一
简单地说，肖特基势垒是在金属和半导体之间形成的薄绝缘层
肖特基势垒的高度对接触电阻有重要影响
小的肖特基势垒高度对于实现低接触电阻是理想的
Na3Bi和两种常用的二维半导体MoS2和WS2之间形成的肖特基势垒显著低于许多常用金属，如金、铜和钯，这一发现揭示了拓扑半金属薄膜在设计具有最小接触电阻的节能二维半导体器件方面的优势
“重要的是，我们发现当二维半导体与Na3B接触时，二维半导体的固有电子特性得以保留，”Dr
上海交通大学研究团队的离散傅立叶变换专家曹烈茂
二维半导体可以和接触的金属“融合”在一起，变成金属
金属化的二维半导体失去了电子和光电子应用非常需要的原有电学特性
研究小组发现Na3Bi薄膜不能金属化二维半导体
因此，使用Na3Bi薄膜作为二维半导体的金属接触对于器件应用非常有利，例如光电探测器、太阳能电池和晶体管
里奇·L教授评论说:“我们的开创性概念，即协同二维材料和拓扑材料，将为节能电子设备的设计提供一条新的途径，这对于减少先进计算系统(如物联网和人工智能)的能耗尤为重要。”
K
昂，该研究小组的首席研究员，科学、数学和技术组组长
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