剥离单层 MoS$_2$ 中的空穴输运
介观与纳米尺度物理
2018-04-26 v1
摘要
常见的半导体性过渡金属硫族化合物（TMDCs），如 MoS、WS、MoSe 和 WSe 的理想单层具有许多相似的电子性质。然而，与所有半导体一样，这些体系的物理响应强烈地由缺陷决定，且方式因每种化合物而异。在此我们研究这些 TMDCs 的剥离单层支持高质量、良好平衡的双向导电的能力，这一点已在 WS、MoSe 和 WSe 中得到证明，但在 MoS 中尚未实现。利用离子液体门控晶体管，我们表明与 WS、MoSe 和 WSe 相反，剥离 MoS 单层中的空穴输运系统性地表现为反常：在负栅压（V）下电导率出现极大值，随后在进一步增大 V 时受到高达 100 倍的抑制。为理解这一差异的起源，我们进行了一系列实验，包括比较 MoS 单层与较厚多层中的空穴输运、剥离与 CVD 生长的单层，以及栅压依赖的光学测量（拉曼和光致发光）和扫描隧道成像与谱学。与现有的 ab-initio 计算一致，所有这些实验的结果均可一致地用与硫族空位相关的缺陷来解释：这些缺陷仅在 MoS 单层（而非较厚的 MoS 多层，也非其他常见半导体性 TMDCs 的单层）中，在价带顶附近产生带隙内态，充当强空穴陷阱。我们的结果证明了系统研究缺陷如何决定二维半导体材料性质并发展控制方法的重要性。
引用
@article{arxiv.1804.09218,
title = {Hole Transport in Exfoliated Monolayer MoS$_2$},
author = {Evgeniy Ponomarev and Árpád Pásztor and Adrien Waelchli and Alessandro Scarfato and Nicolas Ubrig and Christoph Renner and Alberto F. Morpurgo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.09218},
year = {2018}
}