拉伸应变对单层二硫化钼光电特性的影响*

刘凯龙 彭冬生

(深圳大学物理与光电工程学院,深圳 518000)

单层二硫化钼是制作各种微纳元器件及柔性电子器件较为理想的材料.然而在实践和应用中,材料受到环境所导致的应变是一个无法避免的关键问题,材料的电子结构也会随应变而发生改变.本文基于第一性原理并结合湿法转移后的拉伸实验,研究了拉伸应变对单层二硫化钼光电特性的影响.结果表明:1)本征单层二硫化钼为直接带隙半导体,禁带宽度为1.68 eV;吸收系数曲线最强峰位于10.92 eV 附近,最大吸收系数为1.66 × 105 cm—1.2)开始施加拉应变(1%)时,其能带结构从直接带隙转变为间接带隙;随着应变的增大,能带仍然保持间接带隙的特征,且禁带宽度呈现线性下降的趋势;当拉应变为10%时,禁带宽度降为0 eV.吸收系数曲线随应变施加而发生红移.3)通过对湿法转移后的单层二硫化钼进行拉伸实验,拉曼光谱中的面内模式 和面外模式A1g 峰都会随拉伸而发生红移,且两峰的峰值频率差保持在18.6 cm—1 左右;在光致发光谱1.83 eV 处观察到单层二硫化钼的A 激子的强发射峰.随着拉应变的变大,峰值相对强度降低并且线性红移,代表带隙的线性减小,与理论计算结果相符.

1 引言

随着近年来石墨烯研究热潮的兴起,具有层间范德瓦耳斯力限制的原子级厚度的二维材料受到广泛关注.因此以二硫化钼(MoS2)为代表的具有天然带隙的二维材料在微纳电子学领域也开始崭露头角.基于MoS2独特的电学、光学、热学和力学特性……