Pengaruh Perlakuan Ultraviolet-Ozon pada Monolayers MoS2:Perbandingan Film Tipis Polikristalin Terdeposisi-Uap Kimia dan Serpihan Kristal Tunggal yang Dikelupas Secara Mekanis
Abstrak
Kami melaporkan perilaku oksidasi yang berbeda antara polikristalin yang didepositkan secara kimia-uap dan kristal tunggal yang dikelupas secara mekanis, MoS2 monolayers dengan pengobatan ultraviolet-ozon. Saat waktu perawatan ultraviolet-ozon meningkat dari 0 menjadi 5 menit, emisi fotoluminesensi dan mode Raman dari kedua MoS2 menghilang, menunjukkan degradasi struktural oleh oksidasi. Analisis dengan absorbansi optik dan spektroskopi fotoelektron sinar-X menunjukkan terbentuknya MoO3 di kedua MoS2 setelah pengobatan ultraviolet-ozon. Selain itu, perlakuan ultraviolet-ozon mungkin menyebabkan pembentukan kekosongan oksigen, molibdenum oksisulfida, atau molibdenum sulfat dalam MoS yang diendapkan uap-kimia2 . Pengukuran hambatan listrik setelah perlakuan ultraviolet-ozon menyarankan transformasi MoS yang diendapkan-uap kimia2 menjadi MoO yang didoping3 dan MoS yang terkelupas secara mekanis2 menjadi MoO yang didoping dengan sedikit doping3 . Hasil ini menunjukkan bahwa kristalinitas monolayer MoS2 dapat sangat mempengaruhi efek pengobatan ultraviolet-ozon, memberikan implikasi penting pada integrasi perangkat MoS2 dan semikonduktor dua dimensi lainnya.
Pengantar
Ada minat yang besar pada dichalcogenides logam transisi (TMD), seperti MoS2 , karena mereka menawarkan kemungkinan yang menarik untuk berbagai aplikasi perangkat termasuk transistor, perangkat optoelektronik, struktur hetero, sensor, dan elektrokatalisis [1, 2]. Adanya celah pita langsung pada TMD monolayer membuat semikonduktor dua dimensi ini sangat menjanjikan untuk perangkat optoelektronik [3, 4]. Namun, tantangan kritis untuk membuat perangkat optoelektronik berbasis TMD seperti fototransistor termasuk pengendapan high-k dielektrik pada TMD dan doping TMD. Karena tidak adanya ikatan yang menjuntai di permukaan TMD, sulit untuk mendepositokan tinggi-k dielektrik pada TMD [5]. Selain itu, doping TMD juga menantang karena doping substitusi yang digunakan untuk semikonduktor massal seperti silikon memodifikasi struktur dua dimensi dan sifat TMD monolayer [6].
Untuk mengatasi kesulitan ini, permukaan fungsionalisasi TMD oleh O2 plasma [7, 8] atau ultraviolet-ozon (UV-O3 ) [9,10,11] telah disarankan. Meskipun metode ini dapat memfungsikan permukaan MoS2 dengan oksidasi permukaan, mereka dapat secara bersamaan mempengaruhi struktur dan sifat monolayer MoS2 [12,13,14,15,16]. Misalnya, oksidasi oleh O2 plasma atau UV-O3 pengobatan mengubah mode getaran Raman dan emisi photoluminescence (PL) dari monolayer MoS2 [12, 16]. Namun, karena sebagian besar penelitian didasarkan pada MoS monolayer skala mikrometer2 serpihan yang diperoleh dengan pengelupasan mekanis dari kristal tunggal massal, sedikit yang diketahui tentang interaksinya dengan MoS monolayer area luas2 film tipis, yang biasanya polikristalin. Batas butir dalam polikristalin monolayer MoS2 memungkinkan reaktivitas yang lebih tinggi dengan UV-O3 dari kristal tunggal, menghasilkan perilaku oksidasi yang berbeda. Oleh karena itu, dalam penelitian ini, kami mengeksplorasi efek UV-O3 perawatan di MoS2 monolayers dengan secara langsung membandingkan perilaku oksidasi film tipis deposisi uap kimia polikristalin (CVD) dan serpihan kristal tunggal yang terkelupas secara mekanis. Kami secara sistematis menyelidiki spektrum PL dan Raman dari kedua MoS2 lapisan tunggal untuk durasi UV-O yang berbeda3 paparan. Kami juga menyelidiki perilaku oksidasi dari kedua MoS2 lapisan tunggal selama UV-O3 pengobatan dengan spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS). Kami selanjutnya mengukur hambatan listrik murni dan UV-O3 -diperlakukan MoS2 lapisan tunggal untuk memahami efek UV-O3 perawatan di MoS2 lapisan tunggal.
Metode
Monolayer MoS2 film tipis diendapkan pada substrat safir berorientasi (0001) (~ 1.5 × 1 cm
2
) oleh CVD dalam tungku tabung dua zona. MoO3 (99,98%, Sigma-Aldrich) dan S (99,98%, Sigma-Aldrich) bubuk dalam dua Al2 yang terpisah O3 perahu digunakan sebagai prekursor. MoO3 bubuk (14 mg) ditempatkan di bagian hulu pada zona 1 (750 °C) dan bubuk S (1,4 g) ditempatkan di bagian hulu masuknya tungku. Substrat ditempatkan di bagian hilir pada zona 2 (700 °C). MoO3 bubuk dipanaskan dengan kecepatan 15 °C min
−1
dan substrat dipanaskan pada suhu 38 °C min
−1
. Setelah 30 menit deposisi, tungku perlahan-lahan didinginkan sampai suhu kamar. Aliran Ar 100 sccm dan tekanan ~ 0,5 Torr dipertahankan selama pengendapan. Monolayer MoS2 serpihan diperoleh dengan metode pengelupasan yang dimediasi emas [17] dari MoS massal2 kristal (2D Semikonduktor) dan ditransfer pada substrat Si yang didoping tinggi dengan SiO2 yang ditumbuhkan secara termal2 (300 nm). Gambar 1 menunjukkan struktur skema dari kedua MoS2 lapisan tunggal pada substrat. Ketebalan monolayer MoS2 diukur menggunakan mikroskop gaya atom (AFM, Park Systems XE-100). Kristalinitas MoS massal2 kristal dan CVD MoS2 film tipis diselidiki dengan difraksi sinar-X (XRD, Bruker D8 Discover dengan radiasi Cu-Kα) dan mikroskop elektron transmisi (TEM, FEI Titan 80–300 pada 300 kV).
Struktur skema MoS2 lapisan tunggal:a serpihan yang terkelupas secara mekanis pada SiO2 /Si substrat dan b Film tipis CVD pada substrat safir
MoS2 lapisan tunggal terpapar UV-O3 (SEN LIGHTS PL16–110, 185 nm dan 254 nm) selama 0–5 mnt pada penyinaran 58 mW cm
−2
. Absorbansi optik diukur dengan spektroskopi UV-tampak (PerkinElmer Lambda 35). Spektroskopi Raman/PL (Horiba Jobin-Yvon LabRam Aramis) diukur pada murni dan UV-O3 -diperlakukan MoS2 lapisan tunggal dengan laser 532 nm dan kekuatan pancaran 0,5 mW. XPS (Thermo Scientific K-Alpha) dilakukan dengan menggunakan Al Kα monokromatik sumber sinar-x (hν = 1486,7 eV) dengan sudut lepas landas 45°, energi lintasan 40 eV, dan ukuran titik dengan diameter 400 μm. Untuk semua sampel, C1s dan O1s diamati mungkin karena mereka terpapar ke atmosfer sebelum dimuat ke ruang vakum ultratinggi untuk analisis XPS. Karbon adventif (C 1s pada 284,8 eV) digunakan sebagai referensi koreksi muatan untuk spektrum XPS. Resolusi energi adalah 0,7 eV yang diukur menggunakan lebar penuh pada intensitas setengah maksimum Ag 3d5/2 puncak. MoS2 sampel terkena atmosfer saat mereka dibawa ke peralatan XPS. Meskipun analisis XPS in situ dapat memberikan informasi yang lebih akurat, itu tidak tersedia dalam pekerjaan ini. Untuk dekonvolusi puncak dan pengurangan latar belakang, perangkat lunak Thermo Scientific Avantage Data System digunakan. Fungsi Gaussian digunakan agar sesuai dengan spektrum XPS.
Untuk mengukur hambatan listrik MoS2 lapisan tunggal, kontak Au (100 × 100 μm
2
, 70 nm tebal) diendapkan di atas MoS2 dengan penguapan berkas elektron. Fotoresist berlapis spin di atas lapisan Au kemudian dipola dengan fotolitografi konvensional untuk membentuk area bukaan untuk etsa berikutnya. Setelah Au di area bukaan dihilangkan dengan etsa basah di aqua regia, fotoresist yang tersisa dihilangkan dalam aseton. Kemudian, perangkat dianil pada suhu 200 °C selama 2 jam dalam tungku tabung (100 sccm Ar dan 10 sccm H2 ) untuk menghilangkan residu photoresist dan untuk mengurangi resistansi kontak. Hambatan listrik dihitung dengan tegangan arus (I –V ) pengukuran (Keithley 4200-SCS) di lingkungan atmosfer.
Hasil dan Diskusi
Selain pengukuran AFM, dilakukan pengukuran spektra PL dan Raman untuk mengkonfirmasi pembentukan MoS2 lapisan tunggal. Karena celah pita langsungnya, MoS2 lapisan tunggal memungkinkan emisi PL pada ~ 1,88 eV [3, 4]. Selain itu, perbedaan frekuensi antara dua karakteristik Raman A1g dan E
12g mode MoS2 lapisan tunggal kurang dari 20 cm
−1
[18]. Pada Gambar. 3, emisi PL dari MoS murni2 pada ~ 1,88 eV menunjukkan bahwa kedua MoS2 adalah monolayer. Pada Gambar. 4, MoS murni2 menunjukkan perbedaan frekuensi antara 19,6 dan 19,9 cm
−1
menyiratkan monolayer MoS2 . Analisis XRD dan TEM menunjukkan sifat kristal tunggal dari MoS massal2 kristal dan sifat polikristalin dari MoS monolayer kami2 film tipis (File tambahan 1:Gambar S1). Ukuran butir monolayer MoS2 film tipis adalah ~ 10 nm [19].
Setelah UV-O3 perawatan, MoS2 monolayers mengubah warna mereka dan menjadi transparan. Pada Gambar. 2a, b, baik serpihan terkelupas maupun film tipis CVD menjadi transparan setelah 5 menit UV-O3 perlakuan. Spektrum absorbansi MoS2 film tipis pada Gambar. 2c dengan jelas menunjukkan perbedaan setelah UV-O3 perlakuan. (Absorbansi MoS terkelupas2 serpihan tidak dapat diukur dengan spektroskopi UV-tampak karena ukuran serpihan terlalu kecil.) Sementara MoS murni2 film tipis menunjukkan puncak absorbansi karena transisi eksitonik (A dan B) [3, 4], UV-O 5 menit3 -diperlakukan MoS2 film tipis tidak menunjukkan puncak absorbansi sama sekali untuk rentang panjang gelombang yang sama. Karena MoS kuning-hijau muda2 film tipis menjadi transparan terhadap cahaya tampak setelah 5 menit UV-O3 perawatan, kami mengharapkan celah pita energi MoS monolayer murni2 (~ 1,88 eV) menjadi lebih lebar setelah UV-O3 pengobatan (> ~ 3 eV). Karena ini sesuai dengan celah pita lebar MoO3 (> 2,7 eV) [20], UV-O transparan3 -diperlakukan MoS2 menyarankan pembentukan MoO3 setelah 5 menit UV-O3 pengobatan.
Serpihan yang dikelupas secara mekanis dan film tipis CVD dari MoS2 lapisan tunggal a sebelum dan b setelah 5 menit UV-O3 perlakuan (wilayah bertitik menunjukkan lapisan tunggal), c absorbansi optik film tipis CVD sebelum dan sesudah UV-O 5 menit3 pengobatan
Kami kemudian menyelidiki efek UV-O3 penanganan emisi PL MoS2 lapisan tunggal. Gambar 3 menunjukkan spektrum PL CVD MoS2 film tipis dan MoS terkelupas2 serpihan kristal tunggal setelah UV-O3 eksposur selama 0, 1, 3, dan 5 menit, masing-masing. Intensitas emisi PL berkurang secara signifikan dengan UV-O3 waktu perawatan dan akhirnya PL dipadamkan sepenuhnya untuk MoS yang dirawat selama 5 menit2 lapisan tunggal. Hasil ini menunjukkan pembentukan oksida atau cacat yang memungkinkan rekombinasi non-radiatif setelah UV-O3 perlakuan. Sebagai MoS2 lapisan tunggal menjadi transparan setelah UV-O3 pengobatan, pembentukan semikonduktor celah pita lebar MoO3 diharapkan secara wajar. Energi emisi PL dari MoS murni2 adalah 1,88 eV untuk serpihan terkelupas dan 1,86 eV untuk film CVD. Perbedaan kecil ini mungkin karena efek substrat yang mendasarinya karena substrat dapat sangat mempengaruhi emisi Raman dan PL [21]. Lebar puncak emisi PL yang lebih lebar pada lapisan tunggal CVD menunjukkan kepadatan cacat yang lebih tinggi. Menariknya, pergeseran negatif lebih lanjut dari puncak emisi PL diamati pada kristal tunggal MoS2 serpihan (~ 50 meV) dibandingkan pada film tipis CVD (berdasarkan ~ 10 meV) setelah UV-O3 perlakuan. Karena pergeseran negatif emisi PL sebanding dengan energi ikat trion (10–40 meV) dari MoS2 [22], ini mungkin karena konsentrasi trion yang berbeda (eksiton netral yang menerima elektron atau hole) yang dibentuk oleh doping yang diinduksi oksidasi [23, 24]. (Dalam karya ini, kristal tunggal MoS2 serpihan lebih konduktif daripada CVD MoS2 , menunjukkan tingkat doping yang lebih tinggi dalam kristal tunggal MoS2 .) Tingkat doping yang lebih tinggi dalam kristal tunggal MoS2 serpihan akan memungkinkan konsentrasi tinggi trion, yang rekombinasi akan mendominasi emisi PL mereka. Sebaliknya, tingkat doping yang lebih rendah di CVD MoS2 film tipis akan memungkinkan konsentrasi rendah trion. Oleh karena itu, emisi PL mereka akan didominasi oleh rekombinasi dari rangsangan netral. Namun, karena pergeseran negatif emisi PL mungkin juga terkait dengan efek substrat atau strain yang mendasarinya, penyelidikan yang lebih sistematis diperlukan di masa mendatang.
Spektrum PL dari MoS2 lapisan tunggal a serpihan yang terkelupas secara mekanis pada SiO2 /Si substrat dan b Film tipis CVD pada substrat safir setelah UV-O3 perawatan selama 0, 1, 3, dan 5 mnt
Selanjutnya, untuk menyelidiki degradasi struktural oleh UV-O3 pengobatan, kami mengukur spektrum Raman dari MoS2 lapisan tunggal setelah UV-O3 perlakuan selama 0, 1, 3, dan 5 menit, masing-masing (Gbr. 4). Intensitas keduanya E
12g dan A1g mode menurun seiring dengan bertambahnya waktu perawatan. Sedangkan perbedaan frekuensi antara E
12g dan A1g mode tetap tidak berubah selama 0–5 mnt UV-O3 waktu perawatan, dua mode Raman hampir sepenuhnya hilang setelah perawatan 5 menit, menunjukkan distorsi dan degradasi struktural yang parah. Analisis AFM menunjukkan peningkatan kekasaran permukaan setelah UV-O3 perlakuan (File tambahan 1:Gambar S2), yang konsisten dengan oksidasi MoS2 [23].
Spektrum Raman dari MoS2 lapisan tunggal a serpihan yang terkelupas secara mekanis pada SiO2 /Si substrat dan b Film tipis CVD pada substrat safir setelah UV-O3 perawatan selama 0, 1, 3, dan 5 mnt
Untuk menyelidiki lebih lanjut degradasi struktural MoS2 lapisan tunggal oleh UV-O3 pengobatan, kami mengukur spektrum XPS dari MoS2 . Karena ukuran beam dari XPS jauh lebih besar dari ukuran single-layer MoS2 serpihan, spektrum XPS untuk kristal tunggal MoS2 serpihan diperoleh dari MoS area luas2 kristal tunggal (berukuran ~ 1 cm dan ketebalan ~ 100 m). Gambar 5 menunjukkan spektrum XPS di wilayah Mo 3d dan S 2p untuk kristal tunggal massal dan CVD MoS2 film tipis, masing-masing. Keberadaan Mo
4+
-keadaan MoS murni2 dapat diamati dari energi ikat Mo 3d3/2 dan Mo 3d5/2 orbital. Setelah UV-O3 eksposur, intensitas Mo
6+
-status pada 235.9 eV meningkat lebih lanjut dengan UV-O3 waktu perlakuan menunjukkan perluasan pembentukan ikatan Mo-O dan MoO3 . Ada empat perbedaan berbeda antara Gambar 5a dan b di wilayah 3d Mo. (1) Pada Gambar. 5b, Mo
6+
-status pada 235.9 eV dalam MoS murni2 film tipis mungkin karena sisa oksida yang terbentuk selama atau setelah proses CVD. (2) Intensitas Mo
4+
dan puncak S 2 menurun pada CVD MoS2 film tipis dengan UV-O yang lebih panjang3 paparan. Namun, intensitas Mo
4+
dan puncak S 2 tidak berubah dengan UV-O3 waktu perawatan dalam MoS besar2 kristal tunggal karena XPS masih dapat mendeteksi Mo
4+
dan puncak S 2 dari MoS2 bawah permukaan atas teroksidasi. (3) Dalam kristal tunggal MoS2 , energi ikat Mo
4+
-status menunjukkan pergeseran positif lebih lanjut daripada di CVD MoS2 film tipis menunjukkan doping tipe-n yang lebih tinggi [25]. Pergeseran puncak setelah oksidasi MoS2 dalam karya ini (0,41–1,09 eV) sebanding dengan yang ada dalam literatur (0,6–1,1 eV) [23, 24]. (Untuk mencegah efek pengisian, yang dapat menyebabkan pergeseran positif serupa, kami menggunakan pistol banjir selama pengukuran XPS.) (4) Di CVD MoS2 film tipis, puncak Mo
5+
-status juga muncul dengan UV-O3 pengobatan menunjukkan kemungkinan pembentukan kekosongan oksigen [26] atau molibdenum oksisulfida MoOx Sy [27]. Hasil ini dapat dipahami dengan oksidasi Mo
4+
-status di MoS2 menjadi bilangan oksidasi yang lebih tinggi (Mo
5+
dan Mo
6+
) dengan UV-O3 paparan. Ini juga konsisten dengan hasil XPS pada MoS multilayer polikristalin2 film tipis setelah O2 plasma atau UV-O3 pengobatan [26, 28, 29].
Spektrum XPS dari MoS2a kristal tunggal massal dan b Film tipis CVD pada substrat safir setelah UV-O3 perawatan selama 0, 1, 3, dan 5 mnt
Di wilayah S 2p, keberadaan S
2−
-status dapat diamati dari energi ikat S 2p1/2 dan S 2p3/2 orbital dalam MoS murni2 . Energi ikat S
2−
-status dalam kristal tunggal MoS2 menunjukkan pergeseran positif lebih lanjut daripada di CVD MoS2 film tipis menunjukkan doping tipe-n yang lebih tinggi [25]. Meskipun ikatan S-O diamati pada ~ 165 eV dalam UV-O3 -diperlakukan kristal tunggal MoS2 , itu di bawah batas deteksi dalam film tipis CVD. Sebaliknya, puncak ganda baru dari keadaan oksidasi belerang muncul pada energi ikat yang lebih tinggi (~ 169 eV) dalam film tipis CVD setelah UV-O3 pengobatan selama 3 menit. Doublet baru ini sesuai dengan puncak S 2p dari sulfur teroksidasi S
6+
, menunjukkan kemungkinan pembentukan berbagai molibdenum sulfat Mo (SO4 )x [28]. Sedangkan intensitas S
2−
doublet terus berkurang dengan UV-O yang lebih panjang3 eksposur, intensitas S
6+
dua kali lipat lebih meningkat setelah 5 menit UV-O3 pengobatan, menyarankan konversi lebih lanjut dari S
2−
menjadi keadaan oksidasi yang lebih tinggi (S
6+
) dengan oksidasi. Demikian pula dengan Mo
4+
puncak, intensitas S
2−
puncak tidak berubah dengan UV-O3 waktu perawatan dalam MoS besar2 kristal tunggal. Keberadaan S
6+
-status setelah O2 plasma atau UV-O3 pengobatan tidak konsisten dalam literatur. Keberadaannya dilaporkan dalam MoS multilayer polikristalin2 film tipis setelah O2 pengobatan plasma [28]. Namun, itu tidak diamati di MoS multilayer polikristalin lainnya2 film tipis [26, 29] atau kristal tunggal [9, 16, 30] setelah O2 plasma atau UV-O3 perlakuan. Sementara inkonsistensi ini mungkin terkait dengan ketergantungan dosis dan waktu dari MoS2 oksidasi [30], penyelidikan yang lebih sistematis diperlukan untuk mengklarifikasi hal ini di masa mendatang.
Perilaku XPS yang berbeda mungkin terkait dengan perbedaan komposisi dan kristalinitas antara kristal tunggal dan film tipis CVD. Komposisi Mo:S adalah 1:1,97 dalam kristal tunggal curah dan 1:1,5 dalam film tipis CVD, menunjukkan konsentrasi kekosongan S yang lebih tinggi dalam film tipis CVD. Konsentrasi kekosongan S yang lebih tinggi, dikombinasikan dengan keberadaan batas butir dalam film tipis CVD, memungkinkan reaktivitas yang lebih tinggi terhadap oksigen daripada dalam kristal tunggal.
Untuk lebih memahami oksidasi MoS2 lapisan tunggal oleh UV-O3 pengobatan, kami mengukur hambatan listrik murni dan UV-O3 -diperlakukan MoS2 lapisan tunggal. Karena ada variasi hambatan listrik sampel-ke-sampel, kami menggunakan rasio relatif hambatan listrik (RSetelah /RSebelum ), di mana RSetelah dan RSebelum adalah hambatan listrik setelah dan sebelum UV-O3 pengobatan, masing-masing. Gambar 6 menunjukkan RSetelah /RSebelum sebagai fungsi dari UV-O3 waktu pengobatan. Sementara RSetelah /RSebelum dari MoS terkelupas2 serpihan kristal tunggal meningkat secara signifikan dengan waktu perawatan yang lebih lama, RSetelah /RSebelum dari CVD MoS2 film tipis berkurang dengan waktu perawatan yang lebih lama. Hasil ini menunjukkan bahwa MoO3 dibentuk oleh UV-O3 pengobatan CVD MoS2 film tipis memiliki tingkat doping yang lebih tinggi daripada MoS2 serpihan kristal tunggal. Hal ini didukung oleh analisis XPS yang menunjukkan kemungkinan adanya kekosongan oksigen, MoOx Sy , atau Mo (SO4 )x di CVD MoS2 lapisan tunggal. Hal ini tampaknya bertentangan dengan doping yang lebih tinggi pada kristal tunggal MoS2 disarankan pada Gambar. 5a. Namun, karena Gambar 5a didasarkan pada kristal tunggal massal, kami tidak dapat mengecualikan kemungkinan bahwa itu tidak memberikan informasi yang akurat tentang lapisan tunggal atas. Oleh karena itu, oksidasi permukaan MoS massal2 kristal tunggal mungkin memberikan doping hanya untuk MoS2 kristal tunggal di bawahnya, mengubah wilayah permukaan atas menjadi MoO yang didoping dengan sangat kecil3 . Konsisten dengan hasil ini, hambatan listrik juga meningkat ketika monolayer MoS2 serpihan kristal tunggal dioksidasi oleh O2 plasma [12]. Sebagai kristal tunggal MoS2 tanpa batas butir bisa lebih toleran terhadap oksidasi daripada polikristalin MoS2 , efek doping yang diinduksi oksidasi mungkin lebih kuat pada MoS polikristalin2 daripada di kristal tunggal MoS2 . Namun, penyelidikan lebih lanjut diperlukan untuk memahami perbedaan ini di masa mendatang.
Rasio hambatan listrik MoS2 lapisan tunggal sebagai fungsi UV-O3 waktu perawatan (RSetelah :hambatan listrik setelah UV-O3 pengobatan, RSebelum :hambatan listrik sebelum UV-O3 pengobatan)
Kesimpulan
Singkatnya, kami menyelidiki efek UV-O3 perawatan pada film tipis CVD polikristalin dan serpihan kristal tunggal dari monolayer MoS2 . Monolayer MoS2 menjadi transparan setelah UV-O3 perlakuan menyarankan pembentukan semikonduktor celah pita lebar MoO3 . Sebagai UV-O3 waktu perawatan meningkat, intensitas spektrum PL dan Raman menurun secara signifikan, menunjukkan pembentukan oksida atau cacat. Di kedua MoS2 , analisis XPS menunjukkan pembentukan ikatan Mo-O dan MoO3 . Namun, di CVD MoS2 film tipis, konversi Mo
4+
-dan S
2−
-status menjadi Mo
5+
- dan S
6+
-status juga diamati setelah UV-O3 pengobatan, menunjukkan kemungkinan adanya kekosongan oksigen, MoOx Sy , atau Mo (SO4 )x . Sebagai hambatan listrik dari kristal tunggal MoS2 lapisan tunggal meningkat secara signifikan dengan UV-O yang lebih lama3 waktu perawatan, oksidasi kristal tunggal MoS2 menjadi MoO3 tampaknya memberikan doping yang dapat diabaikan. Sebaliknya, hambatan listrik CVD MoS2 lapisan tunggal berkurang dengan UV-O yang lebih lama3 waktu perawatan, menunjukkan bahwa oksidasi CVD MoS2 menjadi MoO3 menyediakan doping. Hasil ini menunjukkan dampak signifikan dari kristalinitas pada efek UV-O3 perawatan di MoS2 monolayers, memberikan implikasi yang mungkin menarik pada fabrikasi struktur heterojunction berdasarkan bahan nano dua dimensi.
Ketersediaan Data dan Materi
Semua data dan materi dapat diberikan atas permintaan yang wajar.
Singkatan
CVD:
Deposisi uap kimia
I-V:
Tegangan arus
RSetelah :
Resistensi diukur setelah perawatan ultraviolet-ozon
RSebelum :
Resistensi diukur sebelum perawatan ultraviolet-ozon
