研究发现适用肖特基二极管的通用方程式，为更好的设计2D材料电子学铺平道路

上图是基于2D材料的横向（左）和垂直（右）肖特基二极管的示意图。对于广泛类别的2D材料，对于横向和垂直肖特基二极管，电流-温度关系普遍可以分别通过3/2和1的标度指数来描述

肖特基二极管是由与半导体接触的金属构成。尽管结构简单，但肖特基二极管是一种非常实用的元件，在现代电子产品中无处不在。近年来，由于在晶体管、整流器、射频发生器、逻辑门、太阳能电池、化学传感器、光电探测器、柔性电子等设备实际应用中的巨大潜力，使得二维（2D）材料制造的肖特基二极管吸引了广泛的研究热点。

然而，对二维材料肖特基二极管的研究受到多重谜团的困扰。一些理论模型在文献中共存，并且模型通常是在没有严格证明的情况下经验性地选择。一种模型，其物理特性与2D材料的物理特性相矛盾，用于分析2D材料肖特基二极管，这种情况并不罕见。

新加坡科技与设计大学（SUTD）的研究人员在（物理评论快报上）“Physical Review Letters”的报道，在解决二维材料肖特基二极管问题方面取得了重大进展。通过严格的理论分析，他们开发了一种新的理论来描述在统一框架下的基于2D材料的肖特基二极管的不同变体。新理论奠定了一个基础，有助于统一先前的对比模型，从而解决二维材料电子产品的主要困惑。

“一个特别引人注目的发现是流过2D材料肖特基二极管的电流遵循一种适用于多种2D材料的通用缩放定律，”来自SUTD的第一作者Yee Sin Ang博士说。

通用缩放定律在物理学中具有很高的价值，因为它提供了一个实用的“瑞士刀”来揭示物理系统的内部运作。普遍定标法出现在许多物理学分支中，如半导体、超导体、流体动力学、机械裂缝、甚至在动物寿命、选举结果、交通运输和城市发展等复杂系统中。

SUTD研究人员发现的通用标度法规定了电流如何随温度变化，并广泛适用于广泛的2D系统，包括半导体量子阱、石墨烯、硅烷、锗烯、锡烯、过渡金属二硫化物和拓扑固体薄膜。

“缩放定律的简单数学形式对应用科学家和工程师开发新颖的二维材料电子学十分有利，”共同作者，SUTD的Hui Ying Yang教授说。

SUTD研究人员发现的缩放定律为提取肖特基势垒高度提供了一个简单的工具 - 物理量对于2D材料电子器件的性能优化至关重要。

“新理论对固态物理学产生了深远的影响，”该研究的共同作者和首席研究员，SUTD的Lay Kee Ang教授表示，“它标志着过去60年广泛用于传统材料的经典二极管方程的崩溃，并将有助于提高我们对如何设计更好的二维材料电子产品的理解。”

原文来自sciencedaily，原文题目：Researchers resolve a major mystery in 2D material electronics，由材料科技在线汇总整理。