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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 10/2018

15.03.2018

A comparative device performance assesment of CVD grown MoS2 and WS2 monolayers

verfasst von: Hüseyin Şar, Ayberk Özden, Buşra Yorulmaz, Cem Sevik, Nihan Kosku Perkgoz, Feridun Ay

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 10/2018

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Abstract

In this study, optical and electronic transport properties of chemical vapor deposition (CVD) grown 2D WS2 and MoS2 based transistors and photodetectors are investigated and compared in ambient air by using 2D flakes grown with the same CVD system. To assess the performance variations between these two materials and understand the underlying mechanisms, it is essential to utilize identical growth methods (i.e. using the same CVD system), identical substrate and dielectric materials with the identical device fabrication methods and geometries. Transistor devices fabricated out of these flakes are examined in terms of their field effective mobility, current ON/OFF ratio, and photoresponsivity. Our results show that the MoS2 based devices have higher mobility and photoresponsivity than the WS2 based devices. However, the hysteresis curve of WS2 based transistors is smaller when compared to that of MoS2 based transistors. The mobilities of MoS2 and WS2 are estimated from measurements as 1.45 and 0.98 cm2 V−1 s−1, respectively. The electronic transport performance of MoS2 based devices (FETs and photodetectors) are found to be unexpectedly better than the WS2 based devices in terms of effective carrier mobility and photoresponsivity at ambient atmosphere and temperature. Our results suggest that WS2 is more sensitive to ambient conditions in comparison to MoS2, in spite of its theoretically estimated superior performance.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, A.A. Firsov, Science 306, 666–669 (2004)CrossRef K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, A.A. Firsov, Science 306, 666–669 (2004)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat K.S. Novoselov, V.I. Fal’ko, L. Colombo, P.R. Gellert, M.G. Schwab, K. Kim, Nature 490, 192–200 (2012)CrossRef K.S. Novoselov, V.I. Fal’ko, L. Colombo, P.R. Gellert, M.G. Schwab, K. Kim, Nature 490, 192–200 (2012)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat F. Akbar, M. Kolahdouz, S. Larimian, B. Radfar, H. Radamson, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26, 4347–4379 (2015)CrossRef F. Akbar, M. Kolahdouz, S. Larimian, B. Radfar, H. Radamson, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26, 4347–4379 (2015)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat H.R. Gutierrez, N. Perea-Lopez, A.L. Elias, A. Berkdemir, B. Wang, R. Lv, F. Lopez-Urias, V.H. Crespi, H. Terrones, M. Terrones, Nano Lett. 13, 3447–3454 (2013)CrossRef H.R. Gutierrez, N. Perea-Lopez, A.L. Elias, A. Berkdemir, B. Wang, R. Lv, F. Lopez-Urias, V.H. Crespi, H. Terrones, M. Terrones, Nano Lett. 13, 3447–3454 (2013)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat A. Özden, H. Şar, A. Yeltik, B. Madenoğlu, C. Sevik, F. Ay, N.K. Perkgöz, Phys. Status Solidi. (RRL) Rapid Res. Lett. 10, 792–796 (2016)CrossRef A. Özden, H. Şar, A. Yeltik, B. Madenoğlu, C. Sevik, F. Ay, N.K. Perkgöz, Phys. Status Solidi. (RRL) Rapid Res. Lett. 10, 792–796 (2016)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat M. Adelifard, R. Salamatizadeh, S. Ketabi, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 27, 5243–5250 (2016)CrossRef M. Adelifard, R. Salamatizadeh, S. Ketabi, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 27, 5243–5250 (2016)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat W. Brainard, NASA Tech. Note TN D5141, 1–22 (1969) W. Brainard, NASA Tech. Note TN D5141, 1–22 (1969)
9.
Zurück zum Zitat P.D. Cunningham, K.M. McCreary, A.T. Hanbicki, M. Currie, B.T. Jonker, L.M. Hayden, J. Phys. Chem. C 120, 5819–5826 (2016)CrossRef P.D. Cunningham, K.M. McCreary, A.T. Hanbicki, M. Currie, B.T. Jonker, L.M. Hayden, J. Phys. Chem. C 120, 5819–5826 (2016)CrossRef
10.
11.
Zurück zum Zitat B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, A. Kis, Nat Nanotechnol. 6, 147–150 (2011)CrossRef B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, A. Kis, Nat Nanotechnol. 6, 147–150 (2011)CrossRef
12.
13.
14.
Zurück zum Zitat F.K. Perkins, A.L. Friedman, E. Cobas, P. Campbell, G. Jernigan, B.T. Jonker, Nano Lett. 13, 668–673 (2013)CrossRef F.K. Perkins, A.L. Friedman, E. Cobas, P. Campbell, G. Jernigan, B.T. Jonker, Nano Lett. 13, 668–673 (2013)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat J.-H. Ahn, W.M. Parkin, C.H. Naylor, A.C. Johnson, M. Drndić, Sci. Rep. 7, 4075 (2017)CrossRef J.-H. Ahn, W.M. Parkin, C.H. Naylor, A.C. Johnson, M. Drndić, Sci. Rep. 7, 4075 (2017)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat C. Cong, J. Shang, X. Wu, B. Cao, N. Peimyoo, C. Qiu, L. Sun, T. Yu, Adv. Opt. Mater. 2, 131–136 (2014)CrossRef C. Cong, J. Shang, X. Wu, B. Cao, N. Peimyoo, C. Qiu, L. Sun, T. Yu, Adv. Opt. Mater. 2, 131–136 (2014)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat A. Özden, F. Ay, C. Sevik, N.K. Perkgöz, Jpn. J. Appl. Phys. 56, 06GG05 (2017)CrossRef A. Özden, F. Ay, C. Sevik, N.K. Perkgöz, Jpn. J. Appl. Phys. 56, 06GG05 (2017)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat W. Shi, M.-L. Lin, Q.-H. Tan, X.-F. Qiao, J. Zhang, P.-H. Tan, 2D Mater. 3, 025016 (2016)CrossRef W. Shi, M.-L. Lin, Q.-H. Tan, X.-F. Qiao, J. Zhang, P.-H. Tan, 2D Mater. 3, 025016 (2016)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat H. Li, Q. Zhang, C.C.R. Yap, B.K. Tay, T.H.T. Edwin, A. Olivier, D. Baillargeat, Adv. Funct. Mater. 22, 1385–1390 (2012)CrossRef H. Li, Q. Zhang, C.C.R. Yap, B.K. Tay, T.H.T. Edwin, A. Olivier, D. Baillargeat, Adv. Funct. Mater. 22, 1385–1390 (2012)CrossRef
21.
22.
Zurück zum Zitat Y. Fan, Y. Zhou, X. Wang, H. Tan, Y. Rong, J.H. Warner, Adv. Opt. Mater. 4, 1573–1581 (2016)CrossRef Y. Fan, Y. Zhou, X. Wang, H. Tan, Y. Rong, J.H. Warner, Adv. Opt. Mater. 4, 1573–1581 (2016)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat N. Peimyoo, W. Yang, J. Shang, X. Shen, Y. Wang, T. Yu, ACS Nano 8, 11320–11329 (2014)CrossRef N. Peimyoo, W. Yang, J. Shang, X. Shen, Y. Wang, T. Yu, ACS Nano 8, 11320–11329 (2014)CrossRef
24.
25.
Zurück zum Zitat M. Amani, M.L. Chin, A.G. Birdwell, T.P. O’Regan, S. Najmaei, Z. Liu, P.M. Ajayan, J. Lou, M. Dubey, Appl. Phys. Lett. 102, 193107 (2013)CrossRef M. Amani, M.L. Chin, A.G. Birdwell, T.P. O’Regan, S. Najmaei, Z. Liu, P.M. Ajayan, J. Lou, M. Dubey, Appl. Phys. Lett. 102, 193107 (2013)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat F. Giannazzo, G. Fisichella, A. Piazza, S. Di Franco, G. Greco, S. Agnello, F. Roccaforte, Beilstein J Nanotechnol 8, 254 (2017)CrossRef F. Giannazzo, G. Fisichella, A. Piazza, S. Di Franco, G. Greco, S. Agnello, F. Roccaforte, Beilstein J Nanotechnol 8, 254 (2017)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat A. Nourbakhsh, A. Zubair, S. Joglekar, M. Dresselhaus, T. Palacios, Nanoscale 9, 6122–6127 (2017)CrossRef A. Nourbakhsh, A. Zubair, S. Joglekar, M. Dresselhaus, T. Palacios, Nanoscale 9, 6122–6127 (2017)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat F. Gong, W. Luo, J. Wang, P. Wang, H. Fang, D. Zheng, N. Guo, J. Wang, M. Luo, J.C. Ho, Adv. Funct. Mater. 26, 6084–6090 (2016)CrossRef F. Gong, W. Luo, J. Wang, P. Wang, H. Fang, D. Zheng, N. Guo, J. Wang, M. Luo, J.C. Ho, Adv. Funct. Mater. 26, 6084–6090 (2016)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat H. Tian, M.L. Chin, S. Najmaei, Q. Guo, F. Xia, H. Wang, M. Dubey, Nano Res. 9, 1543–1560 (2016)CrossRef H. Tian, M.L. Chin, S. Najmaei, Q. Guo, F. Xia, H. Wang, M. Dubey, Nano Res. 9, 1543–1560 (2016)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat N. Perea-López, A.L. Elías, A. Berkdemir, A. Castro-Beltran, H.R. Gutiérrez, S. Feng, R. Lv, T. Hayashi, F. López-Urías, S. Ghosh, Adv. Funct. Mater. 23, 5511–5517 (2013)CrossRef N. Perea-López, A.L. Elías, A. Berkdemir, A. Castro-Beltran, H.R. Gutiérrez, S. Feng, R. Lv, T. Hayashi, F. López-Urías, S. Ghosh, Adv. Funct. Mater. 23, 5511–5517 (2013)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat W. Zhang, J.K. Huang, C.H. Chen, Y.H. Chang, Y.J. Cheng, L.J. Li, Adv. Mater. 25, 3456–3461 (2013)CrossRef W. Zhang, J.K. Huang, C.H. Chen, Y.H. Chang, Y.J. Cheng, L.J. Li, Adv. Mater. 25, 3456–3461 (2013)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat N. Perea-López, Z. Lin, N.R. Pradhan, A. Iñiguez-Rábago, A.L. Elías, A. McCreary, J. Lou, P.M. Ajayan, H. Terrones, L. Balicas, 2D Mater. 1, 011004 (2014)CrossRef N. Perea-López, Z. Lin, N.R. Pradhan, A. Iñiguez-Rábago, A.L. Elías, A. McCreary, J. Lou, P.M. Ajayan, H. Terrones, L. Balicas, 2D Mater. 1, 011004 (2014)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat C. Xie, C. Mak, X. Tao, F. Yan, Adv. Funct. Mater. 27, 1603886 (2017)CrossRef C. Xie, C. Mak, X. Tao, F. Yan, Adv. Funct. Mater. 27, 1603886 (2017)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat L. Zeng, L. Tao, C. Tang, B. Zhou, H. Long, Y. Chai, S.P. Lau, Y.H. Tsang, Sci. Rep. 6 (2016) L. Zeng, L. Tao, C. Tang, B. Zhou, H. Long, Y. Chai, S.P. Lau, Y.H. Tsang, Sci. Rep. 6 (2016)
Metadaten
Titel
A comparative device performance assesment of CVD grown MoS2 and WS2 monolayers
verfasst von
Hüseyin Şar
Ayberk Özden
Buşra Yorulmaz
Cem Sevik
Nihan Kosku Perkgoz
Feridun Ay
Publikationsdatum
15.03.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 10/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-8895-5

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