二硫化钼的电子输运与器件.pdf

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1、南京大学学报（自然科学）第５０卷第３期Ｖｏｌ．５０，Ｎｏ．３ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＮＪＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ２０１４年５月Ｍａｙ，２０１４（ＮＡＴＵＲＡＬＳＣＩＥＮＣＥＳ）ＤＯＩ：１０．１３２３２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｎｊｕ．２０１４．０３．００６二硫化钼的电子输运与器件邱浩，王欣然＊（南京大学固体微结构物理国家重点实验室，南京大学电子科学与工程学院，南京，２１００９３）摘要：二硫化钼具有与石墨烯类似的二维层状结构，因其宽禁带、无悬挂键等特性，在以晶体管为代表的逻辑器件领域有广泛的应用；另外，单层二硫化钼为直接带隙半导体，在光电器件中应用也逐渐引起研究人员的关注．本文综述了

2、近期基于二硫化钼晶体管器件电子输运研究、及其在电子、光电器件领域研究进展；除此，对于二维过渡金属二硫属化物中诸如二硫化钨、二硒化钨在器件方面应用也进行了简单的讨论．关键词：二硫化钼，电子输运，器件应用，二维过渡金属二硫属化物ＥｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎＭｏＳ２ａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｄｅｖｉｃｅｓＱｉｕＨａｏ，ＷａｎｇＸｉｎｒａｎ（ＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１００９３，Ｃ

3、ｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｄｉｓｕｌｆｉｄｅ（ＭｏＳ２）ｈａｓｔｈｅｓａｍｅｌａｙｅｒ－ｓｔａｃｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｓｇｒａｐｈｅｎｅａｎｄｓｈｏｗｓｉｔｓｅｌｆｐｒｏｓｐｅｃｔｓｉｎｌｏｇｉｃｄｅｖｉｃｅｓ，ｄｕｅｔｏｉｔｓｌａｒｇｅｂａｎｄｇａｐａｎｄａｂｓｅｎｃｅｏｆｄａｎｇｌｉｎｇｂｏｎｄｓ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｓｉｎｇｌｅ－ｌａｙｅｒＭｏＳ２ｗｉｔｈａｄｉｒｅｃｔｂａｎｄｇａｐｈａｓｒｅｃｅｎｔｌｙａｔｔｒａｃｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ’ｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｉｔｓｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ．Ｗ

4、ｅｒｅｖｉｅｗｔｈｅｒｅ－ｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＭｏＳ２，ｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎＭｏＳ２ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ－ｉｃｓ．ＯｔｈｅｒｔｈａｎＭｏＳ２，ｗｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｓｏｍｅｎｏｖｅｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｂａｓｅｄｏｎｏｔｈｅｒｍｅｍｂｅｒｓｉｎｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｄｉｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｓ（ＴＭＤＣｓ），ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙＷＳ２ａｎｄＷＳｅ２．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭｏＳ２，ｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓ

5、ｐｏｒｔ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｄｅｖｉｃｅｓ，ＴＭＤＣｓ近年来，以石墨烯为代表的二维材料引起电子器件的应用方面受到了极大的限制．在这了国际上的广泛关注．这类材料单层具有１ｎｍ方面，二维过渡金属二硫属化物ＸＭ２（其中Ｘ以下的厚度，展现出优异的物理性质和器件方代表过渡金属原子，Ｍ代表硫族元素）以其半面的应用前景．由于石墨烯是没有带隙，因此在导体性被认为是有希望延续摩尔定律的材料．基金项目：国家９７３计划（２０１３ＣＢＡ０１６００，２０１１ＣＢ９２２１００，２０１０ＣＢ９２３４０１，２０１１ＣＢ３０２００４），国家自然科学基金（６１２６１１６０４９９，１１２７４１５４，２

6、１１７３０４０，１１２７４２２２，２１３７３０４５，６１２７４１１４），国家科技重大专项（２０１１ＺＸ０２７０７），江苏省自然科学基金（ＢＫ２０１２３０２，ＢＫ２０１３００１６，ＢＫ２０１２０２４）收稿日期：２０１４－０４－０１＊通讯联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｒｗａｎｇ＠ｎｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ第３期邱浩，王欣然：二硫化钼的电子输运与器件·２８１·二维过渡金属二硫属化物包含４４种能形成稳间接带隙半导体，但是随着层数降低到单层，转定二维结构的化合物，其中有金属（例如变为直接带隙半导体，并且带隙为１．９ｅＶ，远远ＮｂＴｅ２，ＴａＴｅ２），半导体（ＭｏＳ２，ＭｏＳｅ２，ＷＳ２），大于硅

7、材料（１．１２ｅＶ）．宽禁带性质使得二硫化也有超导体（ＮｂＳ２，ＮｂＳｅ２，ＴａＳ２）．类似于石墨钼在高开关比、低功耗逻辑器件中有非常显著的烯．二维过渡金属二硫属化物也是一种层状材应用．此外，相比于硅材料，二硫化钼是直接带隙料，层与层之间通过范德瓦尔斯力相互作用，可半导体，意味着能够有效地通过带隙跃迁吸收或［１，２］以通过剥离的方法得到单层．在过渡金属者发射光子，也提供了在光电器件领域应用的可二硫属化物中，二硫化钼因其在电子、光电领域能性．图１ｄ显示为二硫化钼空间结构示意图：［３］潜在的应用前景，是研究最多的一种材