Photoluminescence Enhancement in Monolayer Molybdenum Disulfide by Annealing in Air

The Amorphization of Monolayer MoS2 Induced by Strong Oxygen Plasma Treatment

“…The photoluminescence (PL) intensities can be enhanced by oxygen plasma irradiation on the MoS2, which is due to the enhancement on the radiative recombination exciton caused by p doing on MoS2 through oxygen adsorbed on the defects. [8][9] However, quenching of the PL also is observed by oxygen plasma treatment on monolayer MoS2 [10]. This phenomenon is explained by the reduction of the radiative recombination efficiency due to the MoO3 formation which causes the direct bandgap evolves to the indirect bandgap.…”

Monolayer Cu₂X (X=S, Se): excellent thermoelectric material with low lattice thermal conductivity

“…个直接带隙半导体 [37] ，如图 1(b) 所示。拉曼信号具有平面内振动的 E2g 峰以及 平面外振动的 A1g 峰 [38] 。2H 相的单层二硫化钼不存在空间反演对称性，同时钼 原子的 d 轨道会引入了很强的自旋轨道作用(SOC)并打破了动量空间Γ-K 连 线上的自旋简并，使得价带和导带的 K 谷都出现不同自旋电子的能量劈裂 [39][40][41] [12,13,42] 如图 1(c) 所示。AB 激子的能量差约 为 150meV，基本等于价带自旋劈裂的能量，在导带这一自旋极化的能量差只有 几个毫电子伏特 [43] 。自旋轨道耦合效应导致了 K 谷出现圆极化光选择定则，K 谷底部只存在上自旋的空穴，而-K 谷底部只存在下自旋的空穴，称为自旋谷锁 定效应。这一效应在二硫化钼的体块材料中就消失了。通过自旋谷锁定效应， 不同手性的光可以选择性将载流子注入到对于的谷中，因此单层二硫化钼可以 有效地进行光电信息传递。 图 1 单层二硫化钼 (a) 2H 相原子结构示意图 [36]…”

“…1. Sigle layer Molybdenum disulfide: (a) Schematic diagram of atomic structure of 2H phase [36] ; (b) QSGW calculated energy band structure [37] ; (c) PL spectra [42] ; (d) Landau fan [44] ; (e) Schematic of valley hall effect. 本征半导体材料的费米面位于禁带当中，如果对材料进行电子或空穴掺杂， 根据费米统计，费米面会向上或向下移动 [45] 。目前获得的二硫化钼材料都是电 子掺杂的半导体 [8,[46][47][48][49] ，理论计算表明单层二硫化钼在导带的室温迁移率比较 高以及具有较大的开关比，而实际上二硫化钼的电学性质会被杂质和周围的介 电环境影响 [50] ，影响了内在的物理性质。2011 年 A.Kis 研究组测到的单层二硫 化钼的场效应迁移率能达到 200cm 2 V -1 s -1 [51] ，次年他们又将这一结果提高到 1000 cm 2 V -1 s -1 [52] ，基本上接近单层二硫化钼的极限，然而绝大部分课题组在二 氧化硅上测到的迁移率为 0.1-50cm 2 V -1 s -1 [53,54] ，而在高介电绝缘衬底上迁移率可 以提升至 15-60 m 2 V -1 s -1 [20] 。由于金属和二硫化钼之间存在很大的接触电阻，两 端法的电学测量低估了实际的沟道迁移率。大部分实验结果显示，当二硫化钼 沟道载流子浓度低于1.0 × 10 13 cm -2 时，四端测量结果依然体现非金属特性 [55,56] 。 造成这一结果的主要原因是存在于样品中的散射中心和无序杂质 [20] [57] ；在 2019 年的时候，香 港科技大学的王宁课题组采用了选择性刻蚀六方氮化硼再蒸钛/金的办法，在双 层二硫化钼中测出的场效应迁移率高达 24000 cm 2 V -1 s -1 [58] ；2018 年，苏黎世联 邦理工学院的 Klaus Ensslin 等人采用了金做单层二硫化钼的范德瓦尔斯接触， 得到的二硫化钼量子迁移率高达 5000 cm 2 V -1 s -1 [44] 。上面这些研究为解决单层二 硫化钼的接触问题提供了一些思路。 自由运动的电子在磁场中会分立成不同的能级 [25,59] ，形成朗道能级的最低 磁场和电子的迁移率直接相关。在垂直磁场下，单层二硫化钼导带底的电子会 形成朗道能级，纵向电导呈现舒布尼科夫-德哈斯(SdH)振荡，人们对振荡进 行变温测试并拟合了载流子的有效质量约为 0.7 个电子质量 [60] 。SdH 振荡的信号 和样品的迁移率紧密相关 [23] ，随着器件加工工艺的提高，在单层二硫化钼中观 [61][62][63][64] 。在实验上，可以利用不同极化的光，使得不同谷的电子被选择性激发， 就能探测到霍尔电压的信号。对于自旋-谷锁定的材料，不同的谷携带的自旋信 号相反，谷霍尔效应伴随着自旋霍尔效应的出现。本质上来说，这种霍尔效应 依赖于电子空穴对的形成，因此又被称为激子霍尔效应，该效应于 2017 年被东 京大学 Yoshihiro 教授团队在实验上验证 [65] 。 除了上文提到的一些特性，单层二硫化钼还具有很多有意思的性质，例如， 第一类伊森超导性 [66] ，应力可调的物性 [67] ，缺陷可调的物性 [68] 等。 [70] ，提高了可操作性。在实验上，双层二硫化 钼受栅压...…”