二维 WS$_2$ 中的替代点缺陷如何诱导电荷局域化、自旋轨道分裂与应变
介观与纳米尺度物理
2020-05-18 v1
摘要
在半导体材料中控制杂质浓度对器件技术至关重要。由于其本征限域性，二维半导体（如过渡金属硫族化合物（TMDs））的性质比传统块体材料对缺陷更为敏感。TMDs 的技术应用依赖于有害缺陷的缓解以及功能性外来原子的引导掺入。杂质控制的第一步是识别缺陷并评估其电子性质。在此，我们综合运用扫描隧道显微镜/谱、CO 针尖非接触原子力显微镜、开尔文探针力谱、密度泛函理论以及紧束缚计算，对化学气相沉积（CVD）生长的单层二硫化钨（WS）中的点缺陷进行了全面研究。我们观察到四种不同的替代缺陷：钨位的铬（Cr）和钼（Mo）、上下层中硫位的氧（O 顶/底），以及两种带负电的缺陷（CDs）。它们的电子指纹明确证实了缺陷指认，并揭示了带隙内缺陷态的有无。如本文所报道，电荷局域化、自旋轨道耦合与应变在 WS 替代缺陷处形成深缺陷态中的重要作用，将指导未来针对 TMDs 的定向缺陷工程与掺杂工作。
引用
@article{arxiv.2005.07466,
title = {How Substitutional Point Defects in Two-Dimensional WS$_2$ Induce Charge Localization, Spin-Orbit Splitting, and Strain},
author = {Bruno Schuler and Jun-Ho Lee and Christoph Kastl and Katherine A. Cochrane and Christopher T. Chen and Sivan Refaely-Abramson and Shengjun Yuan and Edo van Veen and Rafael Roldán and Nicholas J. Borys and Roland J. Koch and Shaul Aloni and Adam M. Schwartzberg and D. Frank Ogletree and Jeffrey B. Neaton and Alexander Weber-Bargioni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.07466},
year = {2020}
}