通过铟掺杂有效控制单层WS2的发射和载流子极性(英文)

作者：陈荧; 蒋英; 易琛; 刘华伟; 陈舒拉; 孙兴霞; 马超; 李东; 何承林; 骆子煜; 姜峰; 郑玮豪; 郑弼元; 徐博一; 徐哲元; 潘安练^*

来源：Science China-Materials, 2021, 64(06): 1449-1456.

二维(2D)过渡金属硫族化合物(TMDs)的掺杂被认为是调控其光电特性的一种有效途径.但是TMDs材料在制备过程中会引入自身掺杂,使其可控掺杂仍具有较大的挑战.本文中我们通过含有钨(W)源和铟(In)源掺杂剂的化学气相沉积法(CVD)实现了不同铟掺杂浓度的单层WS2的可控制备.扫描透射电镜结果表明In原子成功取代了WS2晶体中的W原子.掺杂样品的发光特性受到了In掺杂浓度的明显调制,其发光强度随掺杂浓度呈现出先增强后衰减的趋势,最大增强倍数可达约35倍.这一现象主要归因于In掺杂后WS2体系中激子与三激子的比例随掺杂浓度逐渐变化.基于In掺杂的WS2场效应晶体管的电学特性表明,随着In掺杂浓度的增加,单层WS2实现了从本征n型到双极性,最终到p型半导体的转变,表明掺杂样品的载流子极性也受到了掺杂浓度的有效调控.通过In掺杂可实现p型单层WS2的成功制备,并且可对WS2体系光学和电学特性进行双重调制,为实现2D材料光电特性的有效调控提供了一种潜在的可行方法.

• 单位
  化学生物传感与计量学国家重点实验室