扫描隧道显微镜与谱学测量的 MoS2 带隙及掺杂效应
介观与纳米尺度物理
2014-09-19 v1
摘要
石墨烯的发现使其他层状材料（包括作为由堆叠原子层组装的新型异质结构构建块的过渡金属二硫属化物 (TMD)）成为焦点。作为 TMD 家族中的半导体，二硫化钼 (MoS2) 凭借其卓越的热稳定性和化学稳定性以及高迁移率，已成为后硅应用（如开关、光子学和柔性电子学）的有力候选者。由于这些应用依赖于控制费米能级 () 的位置，因此理解其对掺杂和栅压的依赖性至关重要。在此，我们利用具有栅控能力的扫描隧道显微镜 (STM) 和谱学 (STS) 测量了 MoS2 的带隙和 位置，并追踪了其随栅压的演变。对于块体样品，测得的带隙（~1.3 eV）与光致发光获得的值相当，且 位于导带下方约 0.35 eV 处，与该材料中报道的 n 型掺杂一致。结合形貌与谱学分析，我们将块体 MoS2 样品中 n 型掺杂的来源追溯至点缺陷，并将其归因于硫 (S) 空位。相比之下，对于沉积在 SiO2 上的薄膜，我们发现了显著更高水平的 n 型掺杂，这无法归因于 S 空位。通过将栅控 STS 与场效应晶体管 (FET) 构型中的输运测量相结合，我们证明了薄膜样品中较高水平的 n 型掺杂是由样品 - 基底界面处的电荷陷阱引起的。
引用
@article{arxiv.1405.2367,
title = {Bandgap and doping effects in MoS2 measured by Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy},
author = {Chih-Pin Lu and Guohong Li and Jinhai Mao and Li-Min Wang and Eva Y. Andrei},
journal= {arXiv preprint arXiv:1405.2367},
year = {2014}
}
备注
20 pages, 7 figures