通过六方氮化硼隧穿触头介导的2D异质结构中的本征输运

      通过六方氮化硼隧穿触头介导的2D异质结构中的本征输运

     【成果简介】

      近日，来自美国西北大学的Vinayak P． Dravid（通讯作者）的团队在 Nano Lett．发表了题为Intrinsic Transport in 2D Heterostructures Mediated through h－BN Tunneling Contacts的文章，应用六方氮化硼（h－BN）隧道接触方案来探测通过化学气相沉积生长的横向TMD异质结的特征。首先通过扫描光电流显微镜来测量穿过连接点的电子特性，然后阐明光电子产生机制。这项工作是^次将这种封装方案应用于横向异质结构，并作为未来电子材料测量的参考。同时它也是一个框架，可以更准确地评估2D异质结构的电子传输特性，并更好地为未来的器件架构提供信息。

     【图文导读】

      图1：MoS2 ／ WS2横向异质结构

      通过六方氮化硼隧穿触头介导的2D异质结构中的本征输运

      a： 固定费米能级在界面处导致肖特基势垒的示意图；

      b： 通过六方氮化硼隧道层启用的欧姆接触的示意图；

     c： MoS2／ WS2横向异质结构的原子模型；

     d： 化学气相沉积装置的示意图；

     e： 封装异质结器件的示意图。

     图2 ：MoS2 ／ WS2横向异质结构的表征

     通过六方氮化硼隧穿触头介导的2D异质结构中的本征输运

     a： 横向异质结构的拉曼图；

     b： 来自单个材料的拉曼光谱；

     c： 光致发光图；

     d： 单个材料的光致发光光谱

     e： 横向异质结构的原子力显微镜图；

     f： 部分e中白色虚线上的原子力显微镜高度剖面图；

     g： 横向异质结构的二次离子质谱（SIMS）图谱。

     图3：封装方法

     通过六方氮化硼隧穿触头介导的2D异质结构中的本征输运

     a： 通过变化的栅极偏置输出WS2（a）和MoS2（d）的曲线；

     b： 在具有变化的栅极偏置的封装的WS2（b）和MoS2（e）器件上的输出曲线；

     c： 跨非封装WS2（红色曲线）、封装WS2（黑色曲线）、（f）跨非封装MoS2（红色曲线）、封装MoS2（黑色曲线）的传输曲线；

     图4：封装的结点的属性

     通过六方氮化硼隧穿触头介导的2D异质结构中的本征输运

      a： 描绘各种偏置方案对MoS2／WS2的能带结构的影响；

      b： 封装结处的半对数输出曲线；

      c： 具有有和不具有照明的源极－漏极扫描。

      图5：扫描光电流映射分析

      通过六方氮化硼隧穿触头介导的2D异质结构中的本征输运

      a： 正向偏压下的光电流产生图；

     b： 在正向偏差状态下横过水平线的线扫描；

     c： 反向偏压下的光电流产生图；

     d： 没有偏压的光电流产生图；

     e： 在反向偏差和无偏倚状态下对水平虚线进行线扫描。

    【小结】

      该团队利用六方氮化硼封装和隧道接触方法来检查通过CVD生长的MoS2／WS2横向异质结的特性。使用常规金属接触几何形状存在强烈的整流行为，但研究人员注意到封装结构的整流比下降了近2个数量级，这更能代表2D横向异质结构性质，并且可用作未来电子测量的参考。同时通过h－BN隧道势垒的光学透明特性实现了异质结构的光电测量，通过扫描光电流显微镜研究结果，能够检查导致横向异质结构中没有外部变量的光电流产生的机制。通过这项工作，他们强调二维材料的电子传输非常容易受到外部环境的影响，但借助于隧道接触能够保密地提取单层TMD及其异质结构的光电特性。