美國研究人員發現晶圓級二硫化鉬(MoS2)可能具有為數可觀的帶尾能態(electronic band tail states)。MoS2為具有科技應用潛力的2D材料，而這些會捕獲電荷的缺陷可能危害MoS2的電子性質，不過透過品質的提升將有助於克服此問題。 單層MoS2為直接能隙(1.8 eV)半導體，相較於間接能隙的矽更適合用來製作某些光電元件，甚至可能在次世代電子電路應用中成為石墨烯(graphene)的對手。直接能隙對於製作發光二極體、太陽電池及光偵測器而言相當重要，因為這類光電元件應用了電子電洞對激發(electron-hole pair excitation)，而直接能隙半導體在這方面的效率較高。 二硫化鉬的載子遷移率亦與最佳的矽材料相當(100-500 cm2/V‧s)。此外，二硫化鉬屬於2D材料以微弱鍵結形成的凡德瓦固體(van der Waals solid)，因此相容於多種基板，甚至是透明或塑膠基板。單層MoS2僅0.65 nm厚，因此製作的元件能抑制所謂的短通道效應(short-channel effect)，可製作超薄電晶體。 最近，IBM TJ Watson研究中心的Phaedon Avouris團隊指出MoS2並非全無缺點。他們的研究結果顯示該材料含有大量的帶尾能態，因此需進一步提升材料品質才能用來製作高效元件。該團隊以化學氣相沉積法製作MoS2，並在不同頻率下量測其交流電導與電容值，以確定材料的能態密度及局域電子態動力學。他們接著量測MoS2電晶體通道遷移率隨溫度的變化、能障下降效應(drain-induced barrier lowering , DIBL)以及橫向崩潰電場。 團隊成員Wenjuan Zhu表示，這項研究是第一份對過渡金屬二硫屬化物2D半導體的系統性分析，並且為降低其電荷陷阱打好研究基礎。目前最先進的晶圓級單層MoS2已可望能取代有機和其他薄膜材料來製作可撓電子和光電元件，包含高解析顯示器、光偵測器、邏輯電路以及太陽電池等。詳見Nature Communications | doi:10.1038/ncomms4087。 |