MoO3 支撑的Au/n-Si结型二极管设计与电学特性研究：界面工程提升器件性能

本研究针对金属-半导体界面性能优化问题，通过引入MoO3 纳米层构建Au/MoO3 /n-Si/Al异质结二极管。研究团队采用热蒸发沉积技术制备15 nm MoO3 薄膜，结合I-V、C-V、G/ω-V多模态表征，发现MoO3 界面层使势垒高度(BH)提升至0.73 eV，理想因子(IF)降至1.69，显著改善器件整流特性，为高频电子器件设计提供新思路。

　　

在电子器件微型化与高性能化需求日益迫切的当下，金属-半导体结型二极管作为基础电子元件，其界面特性直接决定器件性能。传统Au/n-Si二极管存在势垒高度(BH)不足(0.65 eV)、理想因子(IF)偏高(2.06)等问题，导致正向压降大、功耗高等缺陷。MoO₃
因其宽禁带(～3.0 eV)特性和高介电常数，被视为改善界面性能的潜力材料，但其在结型二极管中的具体作用机制尚待系统研究。

针对这一科学问题，研究人员开展了MoO₃
支撑的Au/n-Si结型二极管设计研究。通过热蒸发技术在10^?7
Torr高真空下沉积15 nm MoO₃
薄膜，构建Au/MoO₃
/n-Si/Al异质结结构。采用TE理论、Cheung和Norde方法系统分析I-V特性曲线，结合多频C-V、G-V、Z-V测量揭示界面态行为。结果显示MoO₃
界面层使BH提升11%(0.73 eV)，IF降低18%(1.69)，证实其通过调节界面能带结构改善载流子输运。该成果发表于《Micro and Nanostructures》，为界面工程优化电子器件提供重要参考。

关键技术方法包括：1) 450°C退火制备Al欧姆接触；2) 高真空热蒸发沉积MoO₃
纳米薄膜；3) 圆形掩模法制备Au电极；4) TE理论结合Cheung/Norde法提取BH和IF参数；5) 多频(1 kHz-1 MHz)C-V/G-V/Z-V联合分析界面态特性。

【Experimental procedure】
研究采用(100)晶向n-Si衬底(电阻率1-10 Ω·cm)，通过甲醇-丙酮-氢氟酸三步清洗去除表面污染物。Al电极经450°C退火形成欧姆接触，MoO₃
层通过精确控制蒸发速率实现15 nm均匀沉积，Au顶电极采用100 nm厚度保证导电性。

【Results and discussion】
吸收光谱显示MoO₃
在紫外区强吸收特性，Tauc方程计算得3.12 eV光学带隙。I-V分析表明MoO₃
界面使反向饱和电流降低2个数量级，Cheung法验证串联电阻(R_s
)从214 Ω降至89 Ω。C-V测试发现1 MHz下BH达0.75 eV，频率依赖性揭示界面态密度(N_ss
)随频率升高而降低。

【Conclusions】
研究证实MoO₃
界面层通过以下机制提升性能：1) 高介电常数调制能带偏移；2) 氧空位缺陷钝化界面态；3) 降低R_s
改善载流子注入。最佳性能器件(Device 2)的IF(1.69)接近理想值，BH(0.73 eV)突破传统金属-Si接触限制。该工作不仅为肖特基二极管性能优化提供新方案，其界面调控策略还可拓展至忆阻器、光电探测器等器件设计。