二维材料具有一系列优异的电学、热学、力学和光学性能,近年来受到研究者们极大的关注与研究热情。石墨烯是研究最为广泛的二维材料,然而石墨烯的零带隙特性阻碍其在电子器件领域的应用。例如高性能场效应晶体管(FET)器件,需要同时满足高载流子迁移率、良好的欧姆接触、合适的带隙(~1eV)三个基本条件。过渡金属硫化物作为另一类典型的二维材料,在单原子层状态下具有满足FET需求的非零直接带隙,例如MoS2(1.8 eV), WS2 (2.1 eV), MoTe2 (1.1 eV), WSe2 (1.7 eV),因此在开关器件(如FET)方面有很高的应用前景。有鉴于此,悉尼大学JiabaoYi课题组近期在Nano-MicroLetters 上发表综述文章,详细总结了二维过渡金属硫化物(TMDC)材料制备方法、电子性能、以及TMDC电子器件的载流子迁移率研究进展。分析了TMDC电子器件兼顾高电子迁移率和高电流开关比所面临的难题。最后,列举出一系列提高TMDC器件载流子迁移率的方法并对该领域的发展前景作出展望。
文章引用信息
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图 6 a) 电子迁移率为介电常数函数,虚线表明流动性没有考虑SO声子,b) 临界杂质密度Ncr,c) 被不同电介质包围的单层MoS2的室温电子迁移率,d) 考虑各种散射机理的单层MoS2的室温网电子迁移作为杂质密度的函数(N)
图 7 a) 一种基于异质结构的MoS2场效应管、h-BN和石墨烯,b) 通过垂直堆叠二硫化钼(N型)和WSe2(P型)而制备的P–N结
图 8 单层2维TMDC材料的电荷载流子迁移率理论
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Nano-Micro Letters《纳微快报》
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