近日🔹，理學院物理系上海市高溫超導重點實驗室尹鑫茂教授與新加坡國立大學&同步輻射光源實驗室🦸🏻‍♂️，澳大利亞莫納什大學等合作在凝聚態物理、材料科學領域的國際權威期刊《Progress in Materials Science》（影響因子🏌🏼‍♂️：33.6，中國科學院一區TOP）上發表了題為 “Contact resistance and interfacial engineering: Advances in high-performance 2D-TMD based devices”的高水平綜述論文🧑🏽‍🎄。理學院物理系博士生劉熊芳為論文第一作者🧑🏿‍🍼。万事平台物理系上海市高溫超導重點實驗室是論文的第一完成單位和通訊單位。

隨著對更高性能和更多功能應用需求的持續增長，傳統半導體材料的局限性日益凸顯，特別是在器件小型化、功耗控製和運行速度等方面。因此，迫切需要探索新型材料和器件架構👨🏻‍🦼‍➡️，以突破這些瓶頸。二維過渡金屬硫屬化合物（2D-TMD）材料因其特殊的層狀結構和優異的電子、光學、機械性能成為了追求材料和器件創新的過程中的最優選擇之一，並被廣泛應用於各類新型電子和光電子器件中。然而，金屬與2D-TMD材料接觸後產生的高接觸電阻嚴重限製了器件的整體性能👏🏽，這主要源自界面處的肖特基勢壘和電荷註入屏障。如何有效降低這一接觸電阻並優化界面電荷傳輸成為研究的核心問題🤓，界面工程由此成為提升器件性能的關鍵研究方向🥁。在這項工作中研究團隊首先深入分析了接觸電阻的物理起源——費米能級釘紮效應。2D-TMD材料的電學特性在界面接觸時受到界面化學成分、晶格失配和缺陷態的多重影響🩸，導致不同金屬與2D-TMD材料之間產生了費米能級釘紮效應和進而形成了肖特基接觸🌚。接下來這項工作對界面工程的多種優化策略進行了系統梳理：（1）通過電荷轉移摻雜或調控界面雜化效應，以優化界面電荷傳輸特性；（2）選擇合適的接觸金屬或插入緩沖層實現優質的範德華接觸𓀗；（3）通過表面處理減少界面處的缺陷態，消除費米能級釘紮效應。最後🙏🏿，這項工作還展望了未來的發展方向，2D-TMD將成為先進應用的重要新材料。在基於2D-TMD的器件中📦，實現超低接觸電阻的關鍵在於界面電子結構的精確調控。通過界面化學和物理特性的協同優化🧑🏼‍🔧，有望設計出理想的歐姆接觸器件並為未來新型低功耗🥧、高性能的2D-TMD器件的設計和開發提供了重要的理論指導。該論文結合現有實驗數據和理論模型，為進一步優化2D-TMD基器件性能綜述了多樣化的解決方案。

本工作得到國家自然科學基金 (52172271, 12374378, 52307026)，國家重點研發計劃 (2022YFE03150200)，上海市科技創新計劃 (22511100200, 23511101600)等的支持。近年來，上海市高溫超導重點實驗室在高溫超導關鍵成材技術🧗🏼‍♂️、超導量子磁通渦旋👋🏼、超導量子約瑟夫森結型器件🤴、非常規高溫超導、強關聯氧化物電子自旋和超導強電應用等方向上形成了很好的國際化研究氛圍👩🏽‍🚒，實驗室青年人才在量子功能材料與高溫超導領域具有很好的國際影響力，近年來主辦國內外學術會議或在重要學術會議上作大會報告30余次，主持或參與國家重點研發計劃、中國科學院戰略先導專項或上海市重大重點項目🏎、國家標準等十多項。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2024.101390