通过铜原子插层实现电子掺杂诱导的 ZrSe2 层半导体-金属相变
强关联电子
2018-03-23 v1 材料科学
摘要
二维 (2D) 层状材料中的原子插层能够在原子尺度上调控电子结构，从而带来与原始材料截然不同的、可调谐的物理和化学性质。其中，由插层诱导的电子掺杂工程是调控二维层中电子态的有效途径。在此，我们展示了通过可控地引入铜 (Cu) 原子，实现二硒化锆 (ZrSe2) 单晶的半导体到金属相变。结合第一性原理密度泛函理论 (DFT) 计算，我们的角分辨光电子能谱 (ARPES) 表征清楚地揭示了由于 ZrSe2 层间的 Cu 诱导电子掺杂，在布里渊区的 M/L 点出现了导带色散。此外，基于 ZrSe2 制造的场效应晶体管 (FET) 表现出 n 型半导体输运行为，而表现出金属性的 Cu 插层 ZrSe2 呈现出线性的 Ids 与 Vds 曲线，显示出 n 型掺杂特征。这种原子插层方法在为许多特定的二维基纳米电子器件实现透明电子掺杂系统方面具有巨大潜力。
引用
@article{arxiv.1803.08242,
title = {Electron-Doping Induced Semiconductor to Metal Transitions in ZrSe2 Layers via Copper Atomic Intercalation},
author = {Zahir Muhammad and Kejun Mu and Haifeng Lv and Chuanqiang Wu and Zia ur Rehman and Muhammad Habib and Zhe Sun and Xiaojun Wu and Li Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.08242},
year = {2018}
}
备注
The DFT calculations and ARPES results revealed a transition from semiconducting to metallic characteriztics, indicating by the emergence of conduction band dispersion at M/L point in the Brillouin zone due to the electron doping in ZrSe2 layers originated from atomic Cu intercalation