In the present article, the electrical characteristics of a freestanding gallium nitride nanomembrane in contact with a tungsten nanoprobe are evaluated using scanning tunneling microscopy in an aberration-corrected transmission electron microscope without any lithographic patterning. We report here barrier height (ΦB=0.33±0.05eV and ideality factor (ηW/GaNNM=1.620±0.07) parameters as extracted from I–V characteristic curve. Our experimental findings, combined with analytical calculations, show that the use of nanosized edge contacts results in a reduced barrier height, which is very promising for achieving a high ‘on’ current, large photoresponse, and high-frequency operation in FET devices.

1.
J. A.
Rogers
,
M. G.
Lagally
, and
R. G.
Nuzzo
,
Nature
477
,
45
53
(
2011
).
2.
H.
Ko
,
K.
Takei
,
R.
Kapadia
,
S.
Chuang
,
H.
Fang
,
P. W.
Leu
,
K.
Ganapathi
,
E.
Plis
,
H. S.
Kim
,
S.-Y.
Chen
,
M.
Madsen
,
A. C.
Ford
,
Y.-L.
Chueh
,
S.
Krishna
,
S.
Salahuddin
, and
A.
Javey
,
Nature
468
,
286
289
(
2010
).
3.
G.
Fiori
,
F.
Bonaccorso
,
G.
Iannaccone
,
T.
Palacios
,
D.
Neumaier
,
A.
Seabaugh
,
S. K.
Banerjee
, and
L.
Colombo
,
Nat. Nanotechnol.
9
,
768
779
(
2014
).
4.
M. A.
Yoder
,
Z.
Yan
,
M.
Han
,
J. A.
Rogers
, and
R. G.
Nuzzo
,
J. Am. Chem. Soc.
140
(
29
),
9001
9019
(
2018
).
5.
A. M.
Kiefer
,
D. M.
Paskiewicz
,
A. M.
Clausen
,
W. R.
Buchwald
,
R. A.
Soref
, and
M. G.
Lagally
,
ACS Nano
5
(
2
),
1179
1189
(
2011
).
6.
G.
Cantarella
,
C.
Vogt
,
R.
Hopf
,
N.
Muzenrieder
,
P.
Andrianakis
,
L.
Petti
,
A.
Daus
,
S.
Knobelspies
,
L.
Buthe
, and
G.
Troster
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
9
,
28750
28757
(
2017
).
7.
K. J.
Lee
,
J.
Lee
,
H.
Hwang
,
Z. J.
Reitmeier
,
R. F.
Davis
,
J. A.
Rogers
, and
R. G.
Nuzzo
,
Small
1
(
12
),
1164
1168
(
2005
).
8.
A. A.
Houck
,
D. I.
Schuster
,
J. M.
Gambetta
,
J. A.
Schreier
,
B. R.
Johnson
,
J. M.
Chow
,
L.
Frunzio
,
J.
Majer
,
M. H.
Devoret
,
S. M.
Girvin
, and
R. J.
Schoelkopf
,
Nature
449
,
328
331
(
2007
).
9.
R. T.
ElAfandy
,
A. F.
AbuElela
,
P.
Mishra
,
B.
Janjua
,
H. M.
Oubei
,
U.
Büttner
,
M. A.
Majid
,
T. K.
Ng
,
J. S.
Merzaban
, and
B. S.
Ooi
,
Small
13
,
1603080
1603087
(
2017
).
10.
O. F.
Kieler
,
J.
Kohlmann
, and
F.
Muller
,
Supercond. Sci. Technol.
20
(
11
),
S318
S322
(
2007
).
11.
D. J.
Thurmer
,
C. C.
Bof Bufon
,
C.
Deneke
, and
O. G.
Schmidt
,
Nano Lett.
10
,
3704
3709
(
2010
).
12.
H.-G.
Park
,
S.-H.
Kim
,
S.-H.
Kwon
,
Y.-G.
Ju
,
J.-K.
Yang
,
J.-H.
Baek
,
S.-B.
Kim
, and
Y.-H.
Lee
,
Science
305
,
1444
1447
(
2004
).
13.
A.
Müller
,
D.
Neculoiu
,
G.
Konstantinidis
,
A.
Stavrinidis
,
D.
Vasilache
,
A.
Cismaru
,
M.
Danila
,
M.
Dragoman
,
G.
Deligeorgis
, and
K.
Tsagaraki
,
IEEE Electron Device Lett.
30
,
799
801
(
2009
).
14.
E. P.
Butler
,
Rep. Prog. Phys.
42
,
833
895
(
1979
).
15.
C.
Kallesøe
,
C.-Y.
Wen
,
T. J.
Booth
,
O.
Hansen
,
P.
Bøggild
,
F. M.
Ross
, and
K.
Mølhave
,
Nano Lett.
12
,
2965
2970
(
2012
).
16.
E. D.
Haberer
,
R.
Sharma
,
A. R.
Stonas
,
S.
Nakamura
,
S. P.
DenBaars
, and
E. L.
Hu
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
762
764
(
2004
).
17.
P.
Perlin
,
T.
Suski
,
H.
Teisseyre
,
M.
Leszczynski
,
I.
Grzegory
,
J.
Jun
,
S.
Porowski
,
P.
Bogusławski
,
J.
Bernholc
,
J. C.
Chervin
,
A.
Polian
, and
T. D.
Moustakas
,
Phys. Rev. Lett.
75
(
2
),
296
299
(
1995
).
18.
K.
Svensson
,
Y.
Jompol
,
H.
Olin
, and
E.
Olsson
,
Rev. Sci. Instrum.
74
,
4945
4947
(
2003
).
19.
E. H.
Rhoderick
and
R. H.
Williams
,
Metal-Semiconductor Contact
(
Clarendon
,
Oxford
,
1988
).
20.
S. M.
Sze
,
D. J.
Coleman
, and
A.
Loya
,
Solid State Electron.
14
,
1209
1218
(
1971
).
21.
R.
Nouchi
,
J. Appl. Phys.
116
,
184505
(
2014
).
22.
J.
Appenzeller
,
M.
Radosavljevic
,
J.
Knoch
, and
P.
Avouris
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
048301
(
2004
).
23.
S. M.
Sze
and
K. K.
Ng
,
Physics of Semiconductor Devices
, 3rd ed. (
Wiley
,
2006
).
24.
J.
Hölzl
and
F. K.
Schulte
, “
Work functions of metals
,” in
Solid Surface Physics
, edited by
G.
Höhler
(
Springer-Verlag
,
Berlin
,
1979
).
25.
V.
Bougrov
,
M. E.
Levinshtein
,
S. L.
Rumyantsev
, and
A.
Zubrilov
, in
Properties of Advanced SemiconductorMaterials GaN, AlN, InN, BN, SiC, SiGe
, edited by
M. E.
Levinshtein
,
S. L.
Rumyantsev
, and
M. S.
Shur
(
John Wiley & Sons, Inc.
,
New York
,
2001
), pp.
1
30
.
26.
C. K.
Wang
,
S. J.
Chang
,
Y. K.
Su
,
Y. Z.
Chiou
,
C. S.
Chang
,
T. K.
Lin
,
H. L.
Liu
, and
J. J.
Tang
,
Semicond. Sci. Technol.
20
,
485
489
(
2005
).
27.
A.
Kumar
,
M.
Heilmann
,
M.
Latzel
,
R.
Kapoor
,
I.
Sharma
,
M.
Göbelt
,
S. H.
Christiansen
,
V.
Kumar
, and
R.
Singh
,
Sci. Rep.
6
,
27553
27564
(
2016
).
28.
T.
Chu
and
Z.
Chen
,
ACS Nano
8
,
3584
3589
(
2014
).
29.
S. Y.
Han
,
J. L.
Lee
, and
S. J.
Pearton
,
J. Vac. Sci. Technol. B
27
,
1870
1873
(
2009
).
30.
A.
Allain
,
J.
Kang
,
K.
Banerjee
, and
A.
Kis
,
Nat. Mater.
14
,
1195
1205
(
2015
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.