[发明专利]通过氯代调控肖特基势垒的肖特基二极管的设计方法

说明书

本发明公开了一种通过氯代调控肖特基势垒的肖特基二极管的设计方法。所述方法包括：(1)在Pt(111)表面桥位置处依次吸附对二氯苯、1，2，4，5‑四氯代苯或六氯代苯分子，利用DFT方法对吸附体系进行结构优化，得到稳定的化学吸附结构和物理吸附结构；(2)计算稳定吸附后不同体系的表面功函数变化量及肖特基势垒高度；(3)将吸附结构放在电路中，计算得到化学吸附和物理吸附的电流‑电压曲线，并得到二极管的整流比。本发明通过对苯分子氯代的方法实现有机分子在Pt(111)面上的双稳吸附，能够在同一体系中得到两个不同的界面吸附态，并基于两个吸附态不同的肖特基势垒高度及电流特性，设计得到可调控的肖特基二极管。

技术领域

本发明属于二极管领域，涉及一种通过氯代调控肖特基势垒的肖特基二极管的设计方法。

背景技术

肖特基二极管通过金属与N型半导体或P型半导体接触，在接触面上形成肖特基势垒进而达到整流的作用。由于肖特基二极管具有高频特性、低正向导通电压、温度不敏感、稳定性好等特点，在现代化集成电路中有着极大的应用潜力。但是，目前的肖特基二极管存在肖特基势垒调控困难的问题。因此，设计得到势垒可调控的肖特基二极管是急需的。

中国专利申请2016109535542公开了一种ADT分子吸附在Cu(111)表面的肖特基二极管，该二极管利用ADT分子在Cu(111)表面的可逆的双稳吸附态，调控了肖特基势垒高度，实现了二极管整流的作用。

氯代苯分子作为苯的衍生物，其体积较小，与Pt(111)表面耦合形成的界面具有新的物理及化学特性，为分子器件的设计提供了新的思路。其中，氯代苯分子在Pt(111)表面的双稳吸附特性，意味着在同一体系下，可以实现化学吸附态和物理吸附态之间的转变。

发明内容

针对现有技术难以在肖特基二极管中实现势垒的可逆调控的问题，本发明提供一种通过氯代调控肖特基势垒的肖特基二极管的设计方法。该方法通过在Pt(111)表面吸附对二氯苯、1，2，4，5-四氯代苯或六氯代苯分子，实现有机分子在金属表面可逆的双稳吸附，进而达到在同一体系下调控肖特基势垒高度的目的。

本发明的技术方案如下：

通过氯代调控肖特基势垒的肖特基二极管的设计方法，包括以下步骤：

(1)从铂体相中得到纯净的Pt(111)表面，构建4×4×1的Pt(111)表面并进行结构优化得到稳定的Pt(111)表面，并计算Pt(111)表面的功函数；

(2)将对二氯苯、1，2，4，5-四氯代苯或六氯代苯分子依次放在Pt(111)表面桥位置处，且分子分别设置两个不同的吸附高度：2埃和3埃，并对结构进行优化，得到稳定的化学吸附态结构和物理吸附态结构；

(3)计算两个吸附体系的表面功函数及功函数改变量，通过能级匹配推算界面肖特基势垒高度；

(4)通过改变金属表面的吸附分子的吸附状态，调控二极管的肖特基势垒高度。

进一步地，步骤1中，具体方法为：利用QuantumATK软件，导入铂单胞结构，对铂单胞进行切面，切出(111)表面并设置为3层，使用supercell功能进行扩胞至4×4×1，并且在VASP软件中采用PBE+TS^surf的第一性原理密度泛函理论(DFT)方法进行结构优化，得到稳定的4×4×1的Pt(111)表面，并在FHI-aims软件中采用PBE+TS^surf的DFT方法计算Pt(111)表面的功函数。