通过空间原子层沉积在金属氧化物上生长p型掺杂二维MoS$_2$

在本快报中，我们报道了通过化学气相沉积在由空间原子层沉积生长的Al$_2$O$_3$薄膜上直接合成MoS$_2$单层。所合成的单层通过原子力显微镜以及共焦拉曼和光致发光光谱进行表征。我们的数据显示，该二维材料的形貌与性质因其位于基底上的位置不同而存在显著差异。在材料源附近，我们发现具有数百微米边长的单个薄片，表现出0.3%的拉伸应变、数量级为$n_e=0.2 \cdot 10^{13}$ cm$^{-2}$的n型掺杂，以及光致发光信号中以三激子为主导的贡献。与此相反，我们在下游识别出一个毫米级区域，该区域由密集堆积、边长从数微米至纳米尺度的细小MoS$_2$晶粒组成，覆盖率超过70%。这一纳米晶层显示出仅<0.02%的显著降低应变、能量为1.86 eV且三激子贡献减少的光致发光发射，并表现为p型掺杂，载流子密度$n_h=0.1 \cdot 10^{13}$ cm$^{-2}$。这种在标准CVD工艺中无需替代掺杂、后处理或使用额外化学品而实现的非常规p型掺杂，可能具有应用价值。