MoS2 在超平坦金属上的层依赖界面输运与光电特性

过渡金属二硫属化物（TMDs）是层状半导体范德瓦尔斯晶体，是用于广泛电子与光电器件的有前景材料。实现实用的电学与光电器件应用需要金属结与 TMD 半导体之间的连接。因此，全面理解控制金属-TMD-金属结输运的电子能带排列与势垒高度至关重要。然而，存在一个知识空白：尚不清楚 TMD 在与金属接触时其能带如何随层数变化而对齐。为填补这一知识空白，我们对固定在超平坦导电 Au 表面（均方根（RMS）表面粗糙度 <0.2 nm）和氧化铟锡（ITO）衬底（RMS 表面粗糙度 <0.7 nm）上的少层（1-5 层）MoS2 进行了导电原子力显微镜（CAFM）测量，形成了垂直金属（导电 AFM 针尖）-半导体-金属器件。我们观察到，电流随层数增加而增大，直至 5 层。通过应用 Fowler-Nordheim 隧穿理论，我们确定了不同层数的势垒高度，并观察到势垒高度随层数增加而降低。利用密度泛函理论（DFT）计算，我们成功证明了势垒高度随层数增加而降低。通过在透明超平坦导电 ITO 衬底上光照 TMDs，我们观察到与暗态下测量的电流相比电流减小，从而展示了负光电导性。我们的研究提供了对 TMD-金属结局部电子与光电行为的基本理解，并可能为开发具有定制层依赖输运特性的纳米级电子器件铺平道路。