二维『半导体』因其原子级厚度和独特电学性质，成为后摩尔时代器件的核心材料。然而，金属-『半导体』接触电阻成为限制器件性能的关键瓶颈。传统二维『半导体』（如MoS₂、黑磷）普遍存在高肖特基势垒问题，导致载流子注入效率低下。近期发现的MoGe₂P₄单层因兼具高载流子迁移率（>10³ cm² V⁻¹ s⁻¹）和适中间接带隙（0.49 eV），被视为理想沟道材料。
本文通过第一性原理计算，系统揭示MoGe₂P₄与六种金属（In、Ag、Au、Cu、Pd、Pt）的界面特性，阐明其超低接触电阻的物理机制。理论预测的超低接触电阻值，可通过高精度实验设备Xfilm埃利TLM接触电阻测试仪进行定量验证，这对材料性能评估和器件优化至关重要。
界面构型与稳定性MoGe₂P₄单层的优化结构
(a) MoGe₂P₄单层的优化结构（俯视图与侧视图）(b) MoGe₂P₄单层的能带结构与投影态密度(c) MoGe₂P₄单层的声子色散曲线
MoGe₂P₄单层由MoGe₂层夹在两个Ge-P层之间构成，计算晶格常数为3.54 Å，与实验结果一致。其间接带隙为0.49 eV，导带底（CBM）和价带顶（VBM）主要源自Mo-d轨道。选取In、Ag、Au、Cu、Pd、Pt六种金属（功函数3.99-5.74 eV）作为电极，通过固定MoGe₂P₄晶格并调整金属晶格匹配，构建(1×1) MGP-In、(√3×√3) MGP-Ag/Au、(2×2) MGP-Cu/Pd/Pt超胞模型，晶格失配率为3.93%-4.90%。
优化结构俯视图与侧视图
优化结构俯视图与侧视图：(a) MGP–In, (b) MGP–Ag, (c) MGP–Au,(d) MGP–Cu, (e) MGP–Pd, (f) MGP–Pt
优化后，In、Cu、Pd、Pt接触中P原子位于金属原子顶部，Ag、Au接触中P原子位于三角中心。界面距离d（P原子与金属原子间距）在MGP-Cu/Pd/Pt中更小（1.91-2.00 Å），结合能Eb更负（-1.47至-1.96 eV），表明更强界面相互作用。
电子相互作用与电荷转移(a)-(f) MGP–金属接触的电荷密度差（Δρ）与平面平均电子密度差Δρ(z)
通过电荷密度差分析，发现界面存在显著电荷重分布：P原子周围电荷积累，金属侧电荷耗尽，形成从金属指向MGP的界面偶极子。Bader电荷分析进一步量化电荷转移量，Pd/Pt/Cu体系的电荷转移（0.36–0.81 e）远超In/Ag/Au（0.08–0.19 e）。这种强相互作用诱导金属态向MGP带隙延伸，直接导致费米能级钉扎效应。
(a)-(f) MGP–金属接触的投影能带结构
(a)-(f) MGP–金属接触的投影态密度（PDOS）
投影能带分析揭示所有接触中费米能级（E_F）均位于MGP导带内，使电子SBH（Phi_n）呈负值，证实形成n型欧姆接触。钉扎因子计算（S \approx 0.05–0.08）表明存在强费米能级钉扎，这是界面金属态钉扎E_F的结果。与弱钉扎体系（如石墨烯）相比，此特性使MoGe₂P₄对金属功函数不敏感，大幅降低电极选择难度。
(a) 电子和(b)空穴的SBH值随金属功函数的变化
(a)-(f) MGP–金属接触沿z轴的有效静电势（EF为费米能级）
MGP-Cu/Pd/Pt接触无隧穿势垒（ΦTB=0，WTB=0），隧穿概率PTB=100%。MGP-In/Ag/Au的ΦTB分别为2.33 eV、1.30 eV、1.28 eV，WTB为0.98-0.58 Å，PTB为21.59%-50.46%，高于多数二维『半导体』1920。所有接触的隧穿特定电阻ρt较低：MGP-Cu/Pd/Pt为0，MGP-In/Ag/Au为2.18×10⁻¹¹-6.27×10⁻¹¹ Ω·cm²，比MoSi₂N₄/WSi₂N₄-金属接触低两个数量级。这表明MoGe₂P₄-金属接触具有极低电阻和高效载流子注入能力。
本研究通过DFT计算系统揭示了MoGe₂P₄单层与六种金属电极的接触特性。所有接触均因强界面相互作用形成欧姆接触，其中MGP-Cu/Pd/Pt因零隧穿势垒实现100%隧穿概率。MGP-In/Ag/Au的隧穿概率亦高于多数二维『半导体』。所有接触的隧穿特定电阻极低，表明超低接触电阻和优异性能。这些发现为设计高性能MoGe₂P₄基电子器件提供了理论依据。
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原文参考：《Ultralow Contact Resistance and Efficient Ohmic Contacts in MoGe2P4 − Metal Contacts》
