二维铌掺杂 MoS$_2$:激子跃迁调控及其在 p 型场效应晶体管中的应用
材料科学
2021-04-13 v1 光学
摘要
二维(2D)MoS 因其在微电子、纳米电子和光电子领域的应用而受到深入研究。然而,由于非故意的硫空位和表面气体吸附,本征二维 MoS 通常用作 n 型半导体。p 型二维 MoS 半导体的合成与表征对于相关 p-n 结器件的发展以及二维 MoS 在下一代 CMOS 集成电路中的实际应用至关重要。在此,我们通过创新的两步法合成了高质量、晶圆级、铌(Nb)摩尔分数从 0 到 7.6% 不等的二维 p 型 MoS(MoNbS)。利用光谱椭偏仪精确测定了二维 MoNbS 的介电函数。我们发现,二维 MoS 中 Nb 掺杂比例的增加可以调节并促进其 A 和 B 激子峰的合并。这种杂质可调合并的直接原因被解释为 A 峰降低与 B 峰展宽的联合影响。通过比较和分析本征与二维 Nb 掺杂 MoS 的模拟电子结构,我们将 B 峰展宽解释为从杂质诱导的价带到布里渊区 K 点导带极小值的多重跃迁。我们制备了基于二维 Nb 掺杂 MoS 的 p 型场效应晶体管(FET)进行表征,根据其理论研究,其工作性能有望随 Nb 掺杂浓度的变化而可调。我们的研究有助于理解外在二维过渡金属硫族化合物的光学与电子性质,这对相应光子与光电器件的发展和优化具有重要意义且势在必行。
引用
@article{arxiv.2104.05427,
title = {2D Nb-doped MoS$_2$: Tuning the Exciton Transitions and Application to p-type FETs},
author = {Baokun Song and Honggang Gu and Mingsheng Fang and Zhengfeng Guo and Yen-Teng Ho and Xiuguo Chen and Hao Jiang and Shiyuan Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.05427},
year = {2021}
}