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  如果把晶体管比作一个操控电流的开关，那么金属电极和半导体之间的触摸界面，便是这一个开关的触点。抱负状况下，人们期望电子能毫无阻挠地从金属流入半导体，完成高效导通。

  ，并且这一能量势垒的高度简直不随金属改动，这个现象被称作费米能级钉扎。这在某种程度上预示着即使半导体资料锗自身具有更高的载流子迁移率，也难以代替硅成为新一代高性能晶体管的首要资料。

  长期以来，人们共同以为费米能级钉扎现象首要由半导体的内禀特点决议，如资料的带隙和介电常数。科研团队打破常规，从第一性原理核算动身，从头审视界面原子结构自身的效果，发现

  。什么是悬挂键？当半导体晶格被堵截时，外表的原子会留下未配对的电子，这便是悬挂键。这些悬挂键会在半导体的带隙中产生很多外表态，在界面上堆集电荷产生极化场，然后阻挠费米能级的移动。

  。硅倾向于产生再构构成“二聚体重构” 结构——外表原子两两配对，相互“握手”，然后削弱了悬挂键的影响；而锗则倾向于坚持“非再构” 的原始结构，外表的悬挂键坚持自在状况，因而成为强钉扎的主力军。

  。锗的键长比硅大4.3%，导致其经过再构开释的能量十分小。而当金属薄膜堆积后，锗的再构更简单受扰动变得不稳定，回到悬挂键未“握手”状况，然后使得悬挂键对钉扎的影响从头变得杰出。

  团队发现，费米能级钉扎的强弱不只取决于资料自身，还与界面的原子结构严密相关。也便是说，

  。这一发现推翻了传统认知。为证明这一假定，团队又模拟了另一种极点状况：用氢原子逐一占有外表上一切悬挂键位点，成果显现：钉扎因子从挨近0提升至约0.5的弱钉扎水平。

  这意味着，费米能级从头获得了较大的活动空间。此刻，经过挑选正真合适的金属，就十分有或许完成挨近零势垒、近乎抱负的欧姆触摸，然后极大下降触摸电阻。

  ▲经过运用氢原子完美钝化硅和锗界面悬键，消除一切悬键诱导外表态，然后大幅削弱费米能级钉扎效应

  ：经过调控界面原子成键构型，削减悬挂键诱导的能隙态，然后缓解费米能级钉扎。研究成果为开展高性能、低功耗的硅基芯片，以及推进新式半导体在未来晶体管中的使用供给了重要理论指导。未来，团队有望经过原子标准的微观调控完成更低电阻的触摸，为摩尔定律的连续注入继续动力。

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