后栅极 2D 半导体器件 Kelvin 探针力学中的非线性效应的消除
介观与纳米尺度物理
2026-03-16 v2 材料科学
摘要
在 2D 场效应晶体管中，栅极电场掺杂 2D 半导体（2DSC）通道，调节费米能级。理论上，Kelvin 探针力学（KPFM）可检测费米能级及其随栅极偏置和位置的依赖，从而直接获得带隙、接触势垒、空间非均匀性以及亚带隙态密度。在实际应用中，KPFM 依赖于振荡探针电压本身对 2DSC 进行电荷掺杂，可能导致非线性响应。本文表明，当采用合适薄 hBN 背栅介电层时，KPFM 信号可良好地符合预期，这由准静电电荷平衡模型解释。相应的实验结果与单层和三层 WSe₂ 带隙文献值一致。采用此方法，广泛可得的 KPFM 技术应在 2D 器件研究中发挥更大的效用和新用途。
关键词
引用
@article{arxiv.2601.14644,
title = {Reducing non-linear effects in Kelvin Probe Force Microscopy of back-gated 2D semiconductors},
author = {Zander Scholl and Ezra Frohlich and Natalie Rogers and Paul Nguyen and Baker Hase and Joseph Tatsuro Murphy and Joel Toledo-Urena and David Cobden and Jennifer T. Heath},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.14644},
year = {2026}
}