在具有大内建电势的半导体单层中实现纳米尺度横向异质结
材料科学
2022-08-10 v1
摘要
构建原子级薄的纳米尺度横向异质结（HJ）对于奠定未来二维（2D）器件技术的基础至关重要。然而，通过直接生长两种不同材料的异质结构来创建异质结的传统方法限制了可用的能带偏移，且目前仍不清楚 2D 材料能否获得大的内建电势。原子级薄半导体性过渡金属硫族化物（TMD）的电子性质并非静态，其激子结合能与准粒子带隙强烈依赖于邻近环境。近期研究表明，可利用该效应来调控单层 TMD 的横向能带轮廓以创建异质结。在此，我们通过在 hBN/Ru(0001) 衬底界面插层 Se，展示了在单层 MoSe2 中合成纳米尺度横向异质结。Se 插层对局部 hBN/Ru 功函数产生空间突变调制，该调制直接印刻于上方 MoSe2 单层，从而产生 0.83 eV 的大内建电势。我们利用扫描隧道谱在空间上解析 MoSe2 的能带轮廓与功函数，以描绘纳米尺度耗尽区。Se 插层还改变了介电环境，影响局部带隙重整化并使 MoSe2 带隙增大约 0.26 eV。本工作表明，环境邻近工程提供了一种鲁棒方法，可在超出本征性质限制的范围外间接调控 2D 材料的能带轮廓，为未来器件设计提供途径。
引用
@article{arxiv.2208.04532,
title = {Creating a Nanoscale Lateral Heterojunction in a Semiconductor Monolayer with a Large Built-in Potential},
author = {Madisen Holbrook and Yuxuan Chen and Hyunsue Kim and Lisa Frammolino and Mengke Liu and Chi-Ruei Pan and Mei-Yin Chou and Chengdong Zhang and Chih-Kang Shih},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.04532},
year = {2022}
}
备注
22 pages, 4 figures, submitted for publications at ACS Nano