近日，我校理学院电子科学与技术专业硕士研究生颜洁以第一作者身份在材料领域国际权威学术期刊《Small》上（中科院一区，影响因子：13.3）发表了题为“High-throughput computational screening of All-MXene metal-semiconductor junctions for Schottky-barrier-free contacts with weak Fermi-level pinning”的研究论文。我校作为第一且唯一通讯单位，研究生指导教师曹丹副教授为论文第一通讯作者。

过渡金属碳/氮化合物（MXenes）作为一类新型的二维材料体系，因为其高稳定性、优异的物化性质、易于合成等特点，在纳米电子器件、光电子器件以及能源存储与转换器件等领域展现出巨大的应用前景。不同于常规的二维材料，MXenes的功函数和电子性质强烈依赖于其表面的功能化基团。通过合理的调控其表面功能化基团，不仅可以使实现其金属-半导体转变，而且其功函数可在1.5~7.5 eV较宽范围内进行调节，这为设计all-MXenes的纳米器件以及改善器件的金属-半导体界面接触提供了极大的自由度。由于二维MXenes体系种类繁多，同时由其构筑的二维金属-半导体范德华异质结不仅受材料本征性质的影响，其界面的范德华力和氢键效应所诱导的界面极化也会极大地影响异质界面的费米钉扎和载流子输运特性，这为器件的设计和应用带来了困难。因此，单纯依赖于实验表征手段发掘出高性能的金属-半导体异质结体系将会非常耗时。为此，该论文工作创新性地利用高通量的第一性原理计算从2256种MXenes结构中筛选出了符合器件应用的6种具有高稳定、高载流子隧穿几率、弱费米钉扎与欧姆接触特性的二维金属-半导体结体系。

该项研究发展了全新的二维范德华金属-半导体异质结体系，并为MXene基纳米电子和光电子器件的设计和应用带来了新的思路。该论文的研究工作得到了国家自然科学基金面上项目（62174151）、浙江省自然科学基金重点项目（LZ22F040003）和一般项目（LY22A040002）的资助。