界面电荷转移驱动的石墨烯-MoS2垂直异质结构场效应管的运输增强与热稳定性
介观与纳米尺度物理
2026-03-23 v1
摘要
本文展示了界面电荷转移驱动的少层石墨烯单层MoS2垂直异质结构场效应管。拉曼散射和拉曼强度映射结果确认了FL石墨烯成功堆叠在ML MoS2上。MoS2的显著光致发光（PL）消耗和异质结构中的光谱红移表明，在视界界面处实现了有效的间层电荷转移和强电子耦合。电子测量显示，与原始MoS2晶体管（采用Ag电极）相比，Gr-MoS2器件的漏电流、场效应迁移率和电导率均得到增强。能带分析在平衡和栅极偏置条件下表明，石墨烯-MoS2界面实现了更好的费米级对齐和减小的有效斯托克势垒效应，促进了有效载荷注入。温度依赖传输（300-400 K）结果显示，两者的迁移率和电导率均受声子主导的迁移率下降影响；然而，异质结构器件显示出显著抑制的性能降解。迁移率增强因子从300 K时的~1.6增加到400 K时的~4.0，伴随电导率稳定性的相应提升，表明Gr-MoS2异质结构具有优越的热稳定性。幂律分析表明，原始MoS2的传输受制于声子散射和额外热激发的外在过程（如接触和界面效应），而Gr-MoS2器件的较弱温度依赖性反映出受抑制的外在贡献和接近主要受声子限制的传输行为。这一发现表明，石墨烯接触工程是实现两维半导体电子器件性能提升和热稳定性的可行路径。
关键词
引用
@article{arxiv.2603.19937,
title = {Interfacial Charge Transfer Driven Enhanced Transport and Thermal Stability in Graphene-MoS2 Vertical Heterostructure Field-Effect Transistors},
author = {Ashis Kumar Panigrahi and Alok Kumar and Babulu Pradhan and Priyanka Sahu and Smruti Ranjan Senapaty and Monalisa Pradhan and Gopal K Pradhan and Satyaprakash Sahoo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.19937},
year = {2026}
}