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（1）利用電場力顯微鏡研究了1-40層WSe2的電場屏蔽效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)1-3層WSe2屏蔽行為與二維模式的非線性Thomas-Fermi理論相符合；而4-40層WSe2的屏蔽行為則趨向于三維Thomas-Fermi理論，呈現(xiàn)了WSe2的維度效應(yīng)。

（2）研究了1-40層WSe2場效應(yīng)晶體管的電學(xué)性質(zhì)，對其載流子濃度，遷移率，雙極性行為進(jìn)行了深入的分析討論。

（3）研究了WSe2厚度與金半接觸勢壘的依賴關(guān)系，發(fā)現(xiàn)肖特基勢壘主要體現(xiàn)在空穴區(qū)域，且隨著層數(shù)的增加，空穴導(dǎo)電的肖特基勢壘逐漸降低。

（4）將WSe2晶體管與Kelvin力顯微鏡相結(jié)合，研究了WSe2功函數(shù)與外電場的依賴關(guān)系，揭示了外電場對WSe2費米能級的調(diào)制效應(yīng)及WSe2雙極性場效應(yīng)的本質(zhì)。

（5）構(gòu)建了基于雙極性WSe2晶體管的模擬電路，呈現(xiàn)出由門電壓可調(diào)節(jié)的同向/反向電路。

【引言】

相對于單極性晶體管而言，雙極性晶體管能夠很容易的通過調(diào)節(jié)門電壓使其工作在n-type半導(dǎo)體或者p-type半導(dǎo)體。因此雙極性晶體管有望更高效地簡化電路設(shè)計并節(jié)約CMOS設(shè)計空間。石墨烯和黑磷具有雙極性電場效應(yīng)。然而石墨烯受限制于其零帶隙的特點而很難應(yīng)用于邏輯器件中。黑磷雖然具有可觀的帶隙，但是其對大氣比較敏感而較難應(yīng)用于實際器件中。

【成果簡介】

近日，丹麥奧胡斯大學(xué)的Dong Mingdong教授（通訊作者）團(tuán)隊，深入研究了一種新型的雙極性WSe2半導(dǎo)體的電輸運(yùn)性質(zhì)。他們采用電場力顯微鏡，表面電荷顯微鏡等技術(shù)對1-40層厚度的WSe2開展了一系列的研究。相關(guān)成果以題為“The ambipolar transport behavior of WSe2 transistors and its analogue circuits”發(fā)表在了NPG Asia Materials上，受到編輯部高度評價，并同期刊發(fā)Research Summary進(jìn)行點評。文章第一作者Zegao Wang。

【圖文解析】

圖1. 1-40層厚度WSe2的介電屏蔽效應(yīng)研究

圖2. 室溫1-40層WSe2晶體管的電學(xué)輸運(yùn)性質(zhì)

圖3. 低溫研究不同厚度WSe2晶體管的電子、空穴遷移率、肖特基勢壘及雙極性行為

圖4. 原位測量WSe2功函數(shù)隨外電場的調(diào)制效應(yīng)，揭示其雙極性行為。

圖5. 基于雙極性WSe2晶體管反向電路的性能

【總結(jié)與展望】

本文系統(tǒng)深入的研究了WSe2電輸運(yùn)性質(zhì)。采用電場力顯微鏡研究了其表面有效電荷，揭示了其厚度依賴的介電屏蔽效應(yīng)。研究了室溫、低溫下WSe2晶體管的電學(xué)性質(zhì)，分析了其電子、空穴、肖特基勢壘等物理參量。 最后，通過將表面電荷顯微鏡和晶體管相結(jié)合，從電子結(jié)構(gòu)方面研究了WSe2雙極性輸運(yùn)的本質(zhì)。

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