[发明专利]亚稳相稀土镍基氧化物电子相变半导体非贵金属接触电极

权利要求书

1.一种亚稳相稀土镍基氧化物电子相变半导体非贵金属接触电极，其特征在于，使用铂、金、钯以外的非贵金属单质或合金化合物作为稀土镍基氧化物接触电极，通过调控金属电极组分实现其与含有不同稀土元素的稀土镍基氧化物的功函数匹配，从而实现对电子、空穴、质子在金属电极与稀土镍基氧化物界面处的输运特性的调控；基于稀土镍基氧化物空穴、电子混合载流子电输运特性，一方面调控非贵金属电极功函数远高于稀土镍基氧化物，选择大于5.12eV，以实现稀土镍基氧化物表面的空穴富集，从而实现低阻欧姆接触；另一方面，调控非贵金属电极功函数远低于稀土镍基氧化物，选择小于4.72eV，以实现稀土镍基氧化物表面的电子富集，从而实现低阻欧姆接触；再一方面，在稀土镍基氧化物氢致电子相变中，调控其表面金属电极功函数从而控制质子通过金属与氧化物界面的肖特基势垒，以实现对质子沿界面的内扩散动力学过程的调控，从而进一步控制稀土镍基氧化物氢致电子相变速率与电阻率突变程度。

2.如权利要求1所述的亚稳相稀土镍基氧化物电子相变半导体非贵金属接触电极，其特征在于，其特征在于，所述稀土镍基氧化物为处于热力学亚稳态的扭曲钙钛矿氧化物，其具有特征温度触发下的金属-绝缘体相变特性，以及化学、电化学氢致触发下的氢致电子相变特性，其具有电子、空穴混合电输运机制；其结构为RENiO3钙钛矿结构：RE位(A位)为单一稀土元素或多种稀土元素的组合，包括镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钐钕(SmxNd1-x，0x1)、钐镨(SmxPr1-x，0x1)、铕钕(EuxNd1-x，0x1)、钐钆(SmxGd1-x，0x1)、钐铕钆(SmxEuyGd1-x-y，0x,y,x+y1)；镍元素占据钙钛矿结构中的B位；通过调控稀土元素组分及占位比例可实现对稀土镍基氧化物电子结构及电输运特性以及功函数的调控。

3.如权利要求1所述的亚稳相稀土镍基氧化物电子相变半导体非贵金属接触电极，其特征在于，所述高功函数金属电极为功函数大于5.12eV的非贵金属或合金化合物，其远大于稀土镍基氧化物的功函数，可驱动界面空穴富集，形成基于空穴运输机制的低阻欧姆接触，通过金属电极种类选用及合金化组分调控，实现功函数与稀土镍基氧化物功能特性相匹配；所选电极在使用温度不与稀土镍基氧化物反应，向稀土镍基氧化物材料内不发生扩散且在空气中稳定，其液相与稀土镍基氧化物表面浸润，所述电极选择Ni。

4.如权利要求1所述的亚稳相稀土镍基氧化物电子相变半导体非贵金属接触电极，其特征在于，所述低功函数金属电极为功函数小于4.72eV的非金属单质或合金化合物，其远小于稀土镍基氧化物的功函数，可驱动界面电子富集，形成基于电子运输机制的低阻欧姆接触；通过金属电极种类选用及合金化组分调控，实现功函数与稀土镍基氧化物功能特性相匹配；所选电极在使用温度不与稀土镍基氧化物反应，向稀土镍基氧化物材料内不发生扩散且在空气中稳定，其液相与稀土镍基氧化物表面浸润，所述电极选择Cu、Fe、In。

5.如权利要求1所述的亚稳相稀土镍基氧化物电子相变半导体非贵金属接触方法，其特征在于，通过调节接触金属的功函数，可调控氢气、混合氢气气氛下驱动质子通过金属氧化物界面并进入稀土镍基氧化物的肖特基势垒强度，具有高功函数的金属可以诱导质子内扩散进入稀土镍基氧化物，具有低功函数的金属对质子内扩散有屏蔽作用，从而实现对稀土镍基氧化物氢致电子相变速率以及所引起的电阻率突变程度的调控。

6.如权利要求1所述的亚稳相稀土镍基氧化物电子相变半导体非贵金属接触电极，其特征在于，所使用的稀土镍基氧化物金属单质或合金材料相比以往报道中的铂、金、钯，其成本大幅度降低；其中，所使用金属单质为非贵金属，而合金中的贵金属用量相比以往报道亦大幅减少；针对不同成分的稀土镍基氧化物，上述金属或合金电极可直接作为电极覆盖稀土镍基氧化物材料表面，亦可与其他金属固溶形成合金，亦可以阵列形式在稀土镍基氧化物表面交替排布；金属电极的生长方式包括但不限于磁控溅射生长、电子束蒸镀生长、化学气相沉积生长、旋涂浆料生长方法，接触电极厚度范围为1nm-50nm。