石墨烯与金属的欧姆接触理论研究

摘要

石墨烯材料应用于多种电子器件时不可避免地要与金属电极接触,它们之间的接触电阻直接影响了器件的性能.为了揭示影响金属电极与石墨烯间接触电阻的因素,提出有效地抑制这些影响的措施,本文建立了一种求解接触电阻的物理模型,将载流子的输运分为金属与正下方石墨烯之间、正下方石墨烯与邻近石墨烯之间的两个过程,分别研究各个过程的输运概率;结合金属电极与石墨烯接触对载流子分布的影响分析接触电阻,据此分别探讨了金属电极材料、栅极电压、掺杂浓度、金属与石墨烯原子距离等对接触电阻的影响.为验证理论分析结果的正确性,制作了金与石墨烯接触的实验样品,实验测得的接触电阻与理论分析结果符合.理论分析结果表明,可通过选择与石墨烯功函数接近的金属材料,降低二氧化硅层厚度,增加载流子平均自由程,改进金属材料的表面形态使其更光滑,减小金属与石墨烯耦合长度等方法降低石墨烯与金属电极的接触电阻.