二维半导体对单层和双层石墨烯的栅极效应
介观与纳米尺度物理
2025-04-14 v2
摘要
金属常被用作器件的静电栅极，因为其丰富的电荷载浓度对于高效充放电至关重要。在某些制造工艺中、低光照条件下以及特定的栅极性能方面，使用半导体栅极可能更有优势。我们确定了半导体栅极在石墨烯和双层石墨烯器件中的有效性与局限性。通过采用掺杂二硫化钼（MoS2）、掺杂二硒化钼（MoSe2）、二硫化钨（WS2）和二硒化钨（WSe2）等过渡金属二硫化物（TMD）作为半导体材料，我们证明在合适的工作条件下，二维半导体可以用于有效地栅控石墨烯器件。对于单栅极器件，在液氦温度以下，半导体栅极的性能相当于金属栅极，但包括由于栅极电压夹紧导致的电阻率特征。在双栅极器件中，我们锁定了有效操作的参数范围，发现半导体耗尽区导致夹紧和由缺陷态电荷捕获引起的滞后现象。
引用
@article{arxiv.2410.06432,
title = {Gating monolayer and bilayer graphene with a two-dimensional semiconductor},
author = {Randy Sterbentz and Bogyeom Kim and Anayeli Flores-Garibay and Kristine L. Haley and Nicholas T. Pereira and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Joshua O. Island},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.06432},
year = {2025}
}
备注
33 pages, 14 figures