近日，我校理學院電子科學與技術專業碩士研究生顏潔以第一作者身份在材料領域國際權威學術期刊《Small》上（中科院一區，影響因子：13.3）發表了題為“High-throughput computational screening of All-MXene metal-semiconductor junctions for Schottky-barrier-free contacts with weak Fermi-level pinning”的研究論文。我校作為第一且唯一通訊單位，研究生指導教師曹丹副教授為論文第一通訊作者。

過渡金屬碳/氮化合物（MXenes）作為一類新型的二維材料體系，因為其高穩定性、優異的物化性質、易于合成等特點，在納米電子器件、光電子器件以及能源存儲與轉換器件等領域展現出巨大的應用前景。不同于常規的二維材料，MXenes的功函數和電子性質強烈依賴于其表面的功能化基團。通過合理的調控其表面功能化基團，不僅可以使實現其金屬-半導體轉變，而且其功函數可在1.5~7.5 eV較寬范圍內進行調節，這為設計all-MXenes的納米器件以及改善器件的金屬-半導體界面接觸提供了極大的自由度。由于二維MXenes體系種類繁多，同時由其構筑的二維金屬-半導體范德華異質結不僅受材料本征性質的影響，其界面的范德華力和氫鍵效應所誘導的界面極化也會極大地影響異質界面的費米釘扎和載流子輸運特性，這為器件的設計和應用帶來了困難。因此，單純依賴于實驗表征手段發掘出高性能的金屬-半導體異質結體系將會非常耗時。為此，該論文工作創新性地利用高通量的第一性原理計算從2256種MXenes結構中篩選出了符合器件應用的6種具有高穩定、高載流子隧穿幾率、弱費米釘扎與歐姆接觸特性的二維金屬-半導體結體系。

該項研究發展了全新的二維范德華金屬-半導體異質結體系，并為MXene基納米電子和光電子器件的設計和應用帶來了新的思路。該論文的研究工作得到了國家自然科學基金面上項目（62174151）、浙江省自然科學基金重點項目（LZ22F040003）和一般項目（LY22A040002）的資助。