平面內(nèi)各向異性二維半導體由于其各向異性的特性而受到人們的廣泛關(guān)注，這為功能電子學的設(shè)計開辟了新的途徑。目前報道的面內(nèi)各向異性半導體主要依賴于晶格各向異性。本文將AgCrP
2S
6（ACPS）引入到各向異性二維半導體中，利用晶體結(jié)構(gòu)和離子-電子共調(diào)制實現(xiàn)可調(diào)的面內(nèi)電導各向異性。掃描隧道電子顯微鏡和偏振拉曼光譜顯示了ACPS的結(jié)構(gòu)各向異性。電輸運測量表明，其可調(diào)諧的面內(nèi)電導各向異性與離子-電子共調(diào)制有關(guān)，其中Ag離子沿a軸和b軸的遷移是各向異性的。電輸運測量顯示了ACP的半導體性質(zhì)，光致發(fā)光結(jié)果也支持了這一點。此外，ACPS的遷移曲線表現(xiàn)出較大的Vg相關(guān)滯后，這是由各向異性Ag離子遷移方向控制的。這為利用離子-電子共調(diào)制實現(xiàn)功能電子學中的各向異性電荷輸運提供了可能。
圖1. （A） 離子半導體ACP中可調(diào)諧平面內(nèi)各向異性的示意圖。（B） ACPS晶體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。（C） ACPS薄片的AFM圖像。比例尺，5μm。插圖是沿白色虛線的高度輪廓。（D） ACPS的橫截面HAADF-STEM圖像。比例尺，2 nm。（E） ACPS薄片的X射線衍射圖。插圖是生長的ACPS晶體的照片。（F） ACPS薄片的光致發(fā)光光譜。（G） ACPS薄片的轉(zhuǎn)移曲線。V
ds=1 V。
圖2. （A） ACPS的俯視晶體結(jié)構(gòu)。（B） 顯示為d（050）和d（34
）的ACPS HAADF-STEM圖像)。插圖為（A）所示的重疊晶體結(jié)構(gòu)。比例尺，2 nm。（C） ACPS薄片的偏振拉曼光譜。（D） 360°偏振拉曼光譜的強度圖。（E至G）拉曼強度201.4、268.2和656.8 cm
−1的極性圖。黑點代表偏振拉曼光譜的實驗結(jié)果，紅色實線對應理想曲線。
圖3. （A） 沿ACPS薄片b軸的I-V曲線，無Vg。紅色虛線為擬合曲線。插圖是沿b軸的I-V測量示意圖。（B） 沿ACPS薄片a軸的I-V曲線，無V
g。紅色、綠色和藍色線對應擬合曲線。插圖是沿a軸進行I-V測量的示意圖。（C） 比較電子傳輸和離子沿ACPS片軸遷移的電流貢獻。（D） 電極化（10 V，60 min）后，Au、Cr、P和S沿ACPS薄片b軸的EDS映射。比例尺，2μm。（E） 電極化（10 V，60 min）后Ag沿ACPS薄片b軸的EDS映射。比例尺，2μm。（F） Ag的EDS線掃描結(jié)果，以及（E）中的紅色虛線箭頭。（G） 電極化（10 V，60 min）后，Au、Cr、P和S沿ACPS薄片a軸的EDS映射。比例尺，2μm。（H） 電極化（10 V，60 min）后Ag沿ACPS薄片軸的EDS映射。比例尺，2μm。（E）和（H）中的插圖說明電場分別平行于ACPS薄片的b軸和a軸。（一） Ag的EDS線掃描，以及（H）中的紅色虛線箭頭。
圖4. （A） ACPS裝置沿軸的V
g相關(guān)滯后傳遞曲線。（B） ACPS裝置沿具有變化的最大V
g的軸的傳輸曲線。（C）ACPS裝置在300、150、100、90和80 K的不同溫度下沿軸的歸一化傳輸曲線。（D）ACPS裝置沿具有每個V
g點的不同施加脈沖時間（t）的軸的傳輸曲線。（E） 沿具有不同V
ds的ACPS裝置的a軸的傳遞曲線的熱圖。（F） 不同V
ds下ACPS片沿a軸和b軸的歸一化傳輸曲線。
相關(guān)研究成果由清華大學
Bilu Liu和金屬研究所
Hui-Ming Cheng課題組2025年發(fā)表在、 Science Advances (鏈接: DOI: 10.1126/sciadv.adr3105)上。原文：Tunable in-plane conductance anisotropy in 2D semiconductive AgCrP
2S
6 by ion-electron co-modulations
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
