Gate-tunable and thickness-dependent electronic and thermoelectric transport in few-layer MoS2
Notice bibliographique
Résumé
Over the past few years, there has been a growing interest in layered transition metal dichalcogenides such as molybdenum disulfide (MoS2). Most studies so far have focused on the electronic and optoelectronic properties of single-layer MoS2, whose band structure features a direct bandgap, in sharp contrast to the indirect bandgap of thicker MoS2. In this paper, we present a systematic study of the thickness-dependent electrical and thermoelectric properties of few-layer MoS2. We observe that the electrical conductivity (σ) increases as we reduce the thickness of MoS2 and peaks at about two layers, with six-times larger conductivity than our thickest sample (23-layer MoS2). Using a back-gate voltage, we modulate the Fermi energy (EF) of the sample where an increase in the Seebeck coefficient (S) is observed with decreasing gate voltage (EF) towards the subthreshold (OFF state) of the device, reaching as large as 500 μV/K in a four-layer MoS2. While previous reports have focused on a single-layer MoS2 and measured Seebeck coefficient in the OFF state, which has vanishing electrical conductivity and thermoelectric power factor (PF=S2σ), we show that MoS2-based devices in their ON state can have PF as large as >50μWcm K2 in the two-layer sample. The PF increases with decreasing thickness and then drops abruptly from double-layer to single-layer MoS2, a feature we suggest as due to a change in the energy dependence of the electron mean-free-path according to our theoretical calculation. Moreover, we show that care must be taken in thermoelectric measurements in the OFF state to avoid obtaining erroneously large Seebeck coefficients when the channel resistance is very high. Our study paves the way towards a more comprehensive examination of the thermoelectric performance of two-dimensional (2D) semiconductors.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».