Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 23/2018

06.10.2018

A photoelectron study of annealing induced changes to workfunction and majority carrier type in pulsed laser deposited few layer WS2 films

verfasst von: Urmilaben P. Rathod, Jitendra Kumar Jha, Andrey A. Voevodin, Nigel D. Shepherd

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 23/2018

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Annealing few layer pulsed laser deposited WS2 films in sulfur increased the S/W ratio from 1.3 to 2.2, improved the mobility from 0.5 to 28 cm2 V−1 s−1, and switched the conductivity from n to p-type. The annealing induced n to p-type switch was confirmed by ultraviolet photoelectron spectroscopy which revealed a workfunction increase from 3.36 to 4.52 eV, a corresponding change in the Fermi level separation from the valence band edge, and a shift of the tungsten X-ray photoelectron spectrum to lower binding energy by ~ 1 eV. Current-voltage measurements indicated that charge injection from ohmic contacts was independent of the interfacial energy barrier, and was governed instead by tunneling from gap states associated with intrinsic point defects and surface contamination. The increased mobility with annealing is ascribed to improved stoichiometry and reduced incoherent scattering from point defects. The p-type conductivity is possibly due to excess sulfur in the form of interstitial ions.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat S.Z. Butler, S.M. Hollen, L. Cao, Y. Cui, J.A. Gupta, H.R. Gutiérrez, T.F. Heinz, S.S. Hong, J. Huang, A.F. Ismach, ACS Nano. 7, 2898 (2013)CrossRef S.Z. Butler, S.M. Hollen, L. Cao, Y. Cui, J.A. Gupta, H.R. Gutiérrez, T.F. Heinz, S.S. Hong, J. Huang, A.F. Ismach, ACS Nano. 7, 2898 (2013)CrossRef
2.
3.
Zurück zum Zitat J. Kumar, M.A. Kuroda, M.Z. Bellus, S. Han, H. Chiu, Appl. Phys. Lett. 106, 123508 (2015)CrossRef J. Kumar, M.A. Kuroda, M.Z. Bellus, S. Han, H. Chiu, Appl. Phys. Lett. 106, 123508 (2015)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat W. Zhao, Z. Ghorannevis, L. Chu, M. Toh, C. Kloc, P. Tan, G. Eda, ACS Nano. 7, 791 (2012)CrossRef W. Zhao, Z. Ghorannevis, L. Chu, M. Toh, C. Kloc, P. Tan, G. Eda, ACS Nano. 7, 791 (2012)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat W. Zhou, X. Zou, S. Najmaei, Z. Liu, Y. Shi, J. Kong, J. Lou, P.M. Ajayan, B.I. Yakobson, J. Idrobo, Nano Lett. 13, 2615 (2013)CrossRef W. Zhou, X. Zou, S. Najmaei, Z. Liu, Y. Shi, J. Kong, J. Lou, P.M. Ajayan, B.I. Yakobson, J. Idrobo, Nano Lett. 13, 2615 (2013)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Z. He, X. Wang, W. Xu, Y. Zhou, Y. Sheng, Y. Rong, J.M. Smith, J.H. Warner, ACS Nano. 10, 5847 (2016)CrossRef Z. He, X. Wang, W. Xu, Y. Zhou, Y. Sheng, Y. Rong, J.M. Smith, J.H. Warner, ACS Nano. 10, 5847 (2016)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Y. Zhan, Z. Liu, S. Najmaei, P.M. Ajayan, J. Lou, Small 8, 966 (2012)CrossRef Y. Zhan, Z. Liu, S. Najmaei, P.M. Ajayan, J. Lou, Small 8, 966 (2012)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Z. Lin, A. McCreary, N. Briggs, S. Subramanian, K. Zhang, Y. Sun, X. Li, N.J. Borys, H. Yuan, S.K. Fullerton-Shirey, 2D Mater. 3, 042001 (2016)CrossRef Z. Lin, A. McCreary, N. Briggs, S. Subramanian, K. Zhang, Y. Sun, X. Li, N.J. Borys, H. Yuan, S.K. Fullerton-Shirey, 2D Mater. 3, 042001 (2016)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Y. Zhang, Y. Zhang, Q. Ji, J. Ju, H. Yuan, J. Shi, T. Gao, D. Ma, M. Liu, Y. Chen, ACS Nano. 7, 8963 (2013)CrossRef Y. Zhang, Y. Zhang, Q. Ji, J. Ju, H. Yuan, J. Shi, T. Gao, D. Ma, M. Liu, Y. Chen, ACS Nano. 7, 8963 (2013)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Y. Lin, W. Zhang, J. Huang, K. Liu, Y. Lee, C. Liang, C. Chu, L. Li, Nanoscale 4, 6637 (2012)CrossRef Y. Lin, W. Zhang, J. Huang, K. Liu, Y. Lee, C. Liang, C. Chu, L. Li, Nanoscale 4, 6637 (2012)CrossRef
12.
13.
Zurück zum Zitat C.M. Orofeo, S. Suzuki, Y. Sekine, H. Hibino, Appl. Phys. Lett. 105, 083112 (2014)CrossRef C.M. Orofeo, S. Suzuki, Y. Sekine, H. Hibino, Appl. Phys. Lett. 105, 083112 (2014)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat R. Gatensby, N. McEvoy, K. Lee, T. Hallam, N.C. Berner, E. Rezvani, S. Winters, M. O’Brien, G.S. Duesberg, Appl. Surf. Sci. 297, 139 (2014)CrossRef R. Gatensby, N. McEvoy, K. Lee, T. Hallam, N.C. Berner, E. Rezvani, S. Winters, M. O’Brien, G.S. Duesberg, Appl. Surf. Sci. 297, 139 (2014)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat M.I. Serna, S.H. Yoo, S. Moreno, Y. Xi, J.P. Oviedo, H. Choi, H.N. Alshareef, M.J. Kim, M. Minary-Jolandan, M.A. Quevedo-Lopez, ACS Nano. 10, 6054 (2016)CrossRef M.I. Serna, S.H. Yoo, S. Moreno, Y. Xi, J.P. Oviedo, H. Choi, H.N. Alshareef, M.J. Kim, M. Minary-Jolandan, M.A. Quevedo-Lopez, ACS Nano. 10, 6054 (2016)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat M. Ishizawa, H. Fujishiro, T. Naito, A. Ito, T. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 57, 025502 (2018)CrossRef M. Ishizawa, H. Fujishiro, T. Naito, A. Ito, T. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 57, 025502 (2018)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat K. Ueda, T. Hase, H. Yanagi, H. Kawazoe, H. Hosono, H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, J. Appl. Phys. 89, 1790 (2001)CrossRef K. Ueda, T. Hase, H. Yanagi, H. Kawazoe, H. Hosono, H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, J. Appl. Phys. 89, 1790 (2001)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat H. Kim, J. Horwitz, S. Qadri, D. Chrisey, Thin Solid Films. 420, 107 (2002)CrossRef H. Kim, J. Horwitz, S. Qadri, D. Chrisey, Thin Solid Films. 420, 107 (2002)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat D. Rasic, R. Sachan, M.F. Chisholm, J. Prater, J. Narayan, Cry. Growth Des. 17, 6634 (2017)CrossRef D. Rasic, R. Sachan, M.F. Chisholm, J. Prater, J. Narayan, Cry. Growth Des. 17, 6634 (2017)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat K. Liu, W. Zhang, Y. Lee, Y. Lin, M. Chang, C. Su, C. Chang, H. Li, Y. Shi, H. Zhang, Nano Lett. 12, 1538 (2012)CrossRef K. Liu, W. Zhang, Y. Lee, Y. Lin, M. Chang, C. Su, C. Chang, H. Li, Y. Shi, H. Zhang, Nano Lett. 12, 1538 (2012)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat M. Donarelli, F. Bisti, F. Perrozzi, L. Ottaviano, Chem. Phys. Lett. 588, 198 (2013)CrossRef M. Donarelli, F. Bisti, F. Perrozzi, L. Ottaviano, Chem. Phys. Lett. 588, 198 (2013)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat M. Schenato, C.L.A. Ricardo, P. Scardi, R. Edla, A. Miotello, M. Orlandi, R. Morrish, Appl. Catal. A: Gen. 510, 156 (2016)CrossRef M. Schenato, C.L.A. Ricardo, P. Scardi, R. Edla, A. Miotello, M. Orlandi, R. Morrish, Appl. Catal. A: Gen. 510, 156 (2016)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat S. Bhattacharjee, K.L. Ganapathi, D.N. Nath, N. Bhat, IEEE Trans. Electron Devices 63, 2556 (2016)CrossRef S. Bhattacharjee, K.L. Ganapathi, D.N. Nath, N. Bhat, IEEE Trans. Electron Devices 63, 2556 (2016)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat A. Berkdemir, H.R. Gutiérrez, A.R. Botello-Méndez, N. Perea-López, A.L. Elías, C. Chia, B. Wang, V.H. Crespi, F. López-Urías, J. Charlier, Sci. Rep. 3, 1755 (2013)CrossRef A. Berkdemir, H.R. Gutiérrez, A.R. Botello-Méndez, N. Perea-López, A.L. Elías, C. Chia, B. Wang, V.H. Crespi, F. López-Urías, J. Charlier, Sci. Rep. 3, 1755 (2013)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat B. Frühberger, M. Grunze, D. Dwyer, Sens. Actuators, B: Chem. 31, 167 (1996)CrossRef B. Frühberger, M. Grunze, D. Dwyer, Sens. Actuators, B: Chem. 31, 167 (1996)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat S. McDonnell, R. Addou, C. Buie, R.M. Wallace, C.L. Hinkle, ACS Nano 8, 2880 (2014)CrossRef S. McDonnell, R. Addou, C. Buie, R.M. Wallace, C.L. Hinkle, ACS Nano 8, 2880 (2014)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat C.R. Serrao, A.M. Diamond, S. Hsu, L. You, S. Gadgil, J. Clarkson, C. Carraro, R. Maboudian, C. Hu, S. Salahuddin, Appl. Phys. Lett. 106, 052101 (2015)CrossRef C.R. Serrao, A.M. Diamond, S. Hsu, L. You, S. Gadgil, J. Clarkson, C. Carraro, R. Maboudian, C. Hu, S. Salahuddin, Appl. Phys. Lett. 106, 052101 (2015)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat J.K. Jha, W. Sun, J. Du, N.D. Shepherd, J. Appl. Phys. 121, 185304 (2017)CrossRef J.K. Jha, W. Sun, J. Du, N.D. Shepherd, J. Appl. Phys. 121, 185304 (2017)CrossRef
Metadaten
Titel
A photoelectron study of annealing induced changes to workfunction and majority carrier type in pulsed laser deposited few layer WS2 films
verfasst von
Urmilaben P. Rathod
Jitendra Kumar Jha
Andrey A. Voevodin
Nigel D. Shepherd
Publikationsdatum
06.10.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 23/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-0135-5

Weitere Artikel der Ausgabe 23/2018

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 23/2018 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt