Nupur Navlakha, Leonard F. Register, Sanjay K. Banerjee
Este trabajo se centra en comprender las propiedades electrónicas de los materiales para mejorar el rendimiento del transistor de efecto de campo de túnel (TFET) a través de simulaciones de la teoría funcional de la densidad (DFT). La selección de material prefiere un material de tipo p con alta densidad de estado (DOS) en el plano (y baja masa efectiva fuera del plano, m*, donde se define para muchos sistemas de capas), y alta energía máxima de banda de valencia (VBM) apilado con un material de tipo n con energía mínima de banda de conducción baja (CBM) (afinidad electrónica grande (EA)) que crea una alineación de banda rota o casi rota y tiene un desajuste de red bajo. SnSe2 es muy adecuado para un material 2D de tipo ndebido a su alta EA, mientras que WSe2, fósforo negro (BP) y SnSe se exploran para materiales de tipo p. Las bicapas que consisten en monocapas de WSe2 y SnSe2 muestran una alineación de bandas escalonada pero casi rota (brecha de 24 meV) y un DOS de banda de alta valencia para WSe2. BP-SnSe2 muestra una alineación de banda rota y se beneficia de un desajuste de red bajo. SnSe-SnSe2 muestra la mayor estabilidad química, un rendimiento óptimo en términos de DOS de SnSe, sintonizabilidad con un campo externo y VBM alto que también conduce a una alineación de banda rota.
This work focuses on understanding the electronic properties of materials to enhance the performance of Tunnel Field Effect Transistor (TFET) through Density Functional Theory (DFT) simulations. Material selection prefers a p-type material with in-plane high density of state (DOS) (and low out-of-plane effective mass, m*, where defined for many layer systems), and high valence band maxima (VBM) energy stacked with an n-type material with low conduction band minimum (CBM) energy (large electron affinity (EA)) that creates a broken or nearly broken band alignment and has low lattice mismatch. SnSe2 is well-suited for an n-type 2D material due to high EA, while WSe2, Black phosphorous (BP) and SnSe are explored for p-type materials. Bilayers consisting of monolayers of WSe2 and SnSe2 show a staggered but nearly broken band alignment (gap of 24 meV) and a high valence band DOS for WSe2. BP-SnSe2 shows a broken band alignment and benefits from a low lattice mismatch. SnSe-SnSe2 shows the highest chemical stability, an optimal performance in terms of DOS of SnSe, tunability with an external field, and high VBM that also leads to a broken band alignment.
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