化学掺杂对于单层二硫化钨光致发光的影响

过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides, TMDs)因其显著的光学和电学特性而受到广泛的关注。其块状材料为间接带隙半导体，而单层材料则具有直接带隙半导体的特性。对于单层半导体材料，其拥有原子级别的厚度，容易引入外界环境掺杂，从而影响其发光特性。本文通过化学气相沉积法合成高质量，大面积的单层及少数层N-型二硫化钨(WS₂)材料。使用拉曼进行表征，通过其特征声子振动模式所对应的频率差，来确定材料层数。在此基础上，对比了材料中心和边缘的光致发光(Photoluminescence, PL)。相比于中心位置，边缘位置的荧光强度更强，且峰位也发生红移。这是由于生长过程中造成的缺陷密度不同。基于此，使用掺杂剂对材料进行处理，来改变其缺陷密度。处理后发现，边缘和中心位置峰位均发生蓝移，强度减弱，同时中性激子发射占据了主导。该结果也进一步证实了本文生长的单层WS₂为N-型半导体材料。