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本报讯（记者温才妃）南京大学教授王欣然、施毅带领的国际合作团队通过增强半金属与二维半导体界面的轨道杂化，将单层二维半导体二硫化钼（MoS2）的接触电阻降低至42欧姆微米，超越了以化学键结合的硅基晶体管接触电阻，并接近理论量子极限。该成果突破了二维半导体应用于高性能集成电路的关键瓶颈之一。1月12日，研究论文发表于《自然》。
金属-半导体欧姆接触是实现高性能晶体管的关键。由于原子级厚度，二维半导体与高能离子注入工艺不兼容，需要发展全新的欧姆接触技术。团队首先通过第一性原理计算，在半金属锑（Sb）中发现了一个特殊的（01■2）面，具有较强的z方向原子轨道分布，即使存在范德华间隙仍然与MoS2具有较强的原子轨道重叠，导致金属-半导体能带杂化，大幅提升电荷转移和载流子注入效率。进一步计算发现，轨道杂化增强策略对于其他过渡金属硫族化合物半导体具有普适性。
在实验上，团队发展出高温蒸镀工艺，在MoS2上实现了Sb（01■2）薄膜的制备。基于该工艺，团队制备了MoS2晶体管器件。大规模晶体管阵列的统计结果表明，Sb（01■2）接触的各类性能参数呈现优异的均一特性，有望应用于二维半导体的集成规模化制造。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05431-4
