npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041


Research Paper

New Phys.: Sae Mulli 2018; 68: 1288-1292

Published online December 31, 2018

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Ab-Initio Study of the Schottky Barrier in Two-Dimensional Lateral Heterostructures by Using Strain Engineering

인장변형에 따른 이차원 수평접합 쇼트키 장벽 제일원리 연구

Hwihyeon HWANG, Jaekwang LEE*

Department of Physics, Pusan National University, Busan 46241, Korea


Received: November 6, 2018; Accepted: November 13, 2018

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.


Using density functional theory calculations, we study the Schottky barrier (SB) change in a two-dimensional (2D) lateral heterostructure consisting of semiconducting 2H-MoS$_2$ and the ferromagnetic metal 2H-VS$_2$ by applying a uniaxial tensile strain from 0% to 10%. We find that the SB for holes is much smaller than that for electrons and that SB height decreases monotonically under increasing tensile strain. In particular, we find that a critical strain where the spin-up SB for holes is abruptly reduced to zero exists near a strain of 8%, implying that only the spin-up holes are allowed to flow through the MoS$_2$-VS$_2$ lateral heterostructure. Our results provide fundamental information and can be utilized to guide the design of 2D lateral heterostructure-based novel rectifying devices by using strain engineering.

Keywords: Two-dimensional materials, Schottky barrier, Tensile strain, Density functional theory

반도체 특성을 가지는 이차원 전이금속 칼코겐 화합물 MoS$_2$와 강자성이면서 금속성을 가지는 VS$_2$로 이루어진 수평접합 구조를 기반으로 해서, 0%부터 10%까지 2% 간격으로 변형에 따른 쇼트키 장벽 (Schottky Barrier) 변화를 밀도 범함수 이론 계산을 통해 연구하였다. 그 결과, 홀의 쇼트키 장벽이 전자의 쇼트키 장벽에 비해 훨씬 작고, 홀의 쇼트키 장벽 높이가 변형에 따라 선형적으로 감소함을 발견하였다. 특히, 8% 이후의 변형에서 홀의 스핀 업 쇼트키 장벽의 높이가 0에 가까워지는 임계 변형값이 존재함을 발견하였고, 이 임계 변형값 이상에서는 스핀 업 성분의 홀이 MoS$_2$/VS$_2$ 수평접합구조를 통해 쇼트키 장벽 없이 쉽게 흐르게 됨을 알게 되었다. 이러한 연구 결과는 향후, 변형을 통한 이차원 전이금속 칼코겐 수평 접합구조 기반 소자 특성 최적화에 중요한 기초자료로 이용될 것으로 기대한다. 

Keywords: 이차원 물질, 쇼트키 장벽, 인장 변형, 밀도 범함수 이론

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