电导率可调的MoS2薄膜的制备与研究文献综述
2020-04-30 16:13:27
二硫化钼(MoS2)是一种可在诸多领域使用的材料,包括光伏发电,太空应用【1】,高性能晶体管的开发等【2】。
身为一种层状过度金属二硫化物(LTMD),其晶体结构如图1所示【3】,其晶体结构内部的金属钼原子层和硫原子层以一层强共价键相互作用,并呈现一种”三明治”状晶胞结构,但不同元素原子之间的范德华力作用较弱【4,5】。
由于二硫化钼内部的弱键作用和层状结构,导致其本身是一种良好的润滑材料。
由于二维二硫化钼超薄原子层结构独特的物理学、光学以及电学性质【7-10】,当前对二硫化钼的主要研究兴趣集中在高性能晶体管的开发上。
就原子厚度的二硫化钼层而言,它具备独特的量子发光效率【9,10】,同时具备很高的晶体管沟道载流子迁移率,以及作为场效应管(FET)的沟道材料而言,极高的电流开关比【8】。
借此开发的基于二硫化钼的光传感器【2】具备优于基于石墨烯而成的场效应管的性质,比如在低光功率(80μW)下高达7.5mA/W的光响应率(石墨烯FET则只有1mA/W),以及适度的栅极电压(50V)。
产生此现象可能源于石墨烯内部频繁的电子-空穴对重组,而这又是源于石墨烯内禀的近零带隙以及其高速载流子转移特性【11,12】。
早期研制的二硫化钼场效应晶体管表征N型传输,且载流子迁移率仅有约1cm2V-1s-1【13】;2011年,Radisavljevic【8】等利用原子气相沉积制备的二氧化铪,以此作为顶栅介质层的二硫化钼双栅器件【图2,14】。
由于顶栅介质层对带电杂质的介电屏蔽,迁移率提升至约200cm2V-1s-1【14】。
该种结构亚阈值特性优异(约为74mV/decade),开关比高(108数量级),引起了研究人员的广泛兴趣。