少层 MoS2 中栅极可调且依赖厚度的电子与热电输运
介观与纳米尺度物理
2016-10-03 v2
摘要
过去几年中，人们对层状过渡金属二硫化物 (TMD)（如二硫化钼 MoS2）的兴趣日益增长。迄今为止，大多数研究集中在单层 MoS2 的电子和光电性质上，其能带结构具有直接带隙，这与较厚 MoS2 的间接带隙形成鲜明对比。在本文中，我们对少层 MoS2 依赖厚度的电学和热电性质进行了系统研究。我们观察到，随着 MoS2 厚度的减小，电导率 () 增加，并在约两层时达到峰值，其电导率是我们最厚样本（23 层 MoS2）的六倍。利用背栅电压，我们调节样品的费米能级 ()，观察到随着栅极电压 () 降低至器件的亚阈值（OFF 态），Seebeck 系数 () 增加，在四层 MoS2 中高达 。虽然之前的报告专注于单层 MoS2 并测量了 OFF 态下的 Seebeck 系数（此时电导率和热电功率因子 () vanish），但我们表明基于 MoS2 的器件在 ON 态下，两层样本的 可高达 。 随厚度减小而增加，然后从双层到单层 MoS2 急剧下降，根据我们的理论计算，我们建议这一特征是由于电子平均自由程的能量依赖性发生变化所致。此外，我们表明在 OFF 态下进行热电测量时必须小心，以避免在沟道电阻非常高时获得错误的大 Seebeck 系数。我们的研究为更全面地考察二维 (2D) 半导体的热电性能铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1505.05891,
title = {Gate-Tunable and Thickness-dependent Electronic and Thermoelectric Transport in few-layer MoS2},
author = {Morteza Kayyalha and Jesse Maassen and Mark Lundstrom and Li Shi and Yong P. Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.05891},
year = {2016}
}
备注
35 pages, 20 figures