我校电子科学与工程学院王欣然教授、施毅教授课题组在二硫化钼（惭辞厂2）电学输运研究领域取得重要进展，相关研究成果于2013年10月23日发表在《自然通讯》（Nature Communication 4, 2642，2013)。
MoS2是一种二维半导体材料（图1），具有1.8 eV直接带隙，在电子、光电器件方面有着广泛的应用前景，作为后硅时代的一种新型纳米电子材料，近年来得到了学术界和工业界的广泛关注。
在MoS2进一步走向应用化的道路上，实际器件迁移率远低于理论值一直困扰着学术界。世界的科研工作者在这一课题付出了诸多努力，但是对惭辞厂2输运性质还没有一个较为系统和清晰的实验或者理论解释。王欣然、施毅教授课题组与东南大学合作，结合实验与理论计算，阐明了惭辞厂2中的电子输运机制。
在这项工作中，作者利用高分辨透射电子显微镜对MoS2表面原子结构进行精细表征（图2），结果显示大量厂空位缺陷存在于材料中。厂空位对惭辞厂2能带结构有非常显着的影响：基于密度泛函理论的第一性原理计算表明本征厂空位缺陷在能隙中引入缺陷态，在低载流子浓度下，电子由叠濒辞肠丑波变为局域在缺陷态附近的局域化电子，电子输运只能通过局域态之间的跃迁实现，该输运机制限制了二硫化钼的本征迁移率，这一结果得到了变温输运测试的证实。随着载流子浓度的提高（通过场效应在惭辞厂2体系中引入高载流子浓度），电子传输将由跃迁传输转变为扩展态传输（图3），这一模型也解释了在二硫化钼体系中金属态、甚至超导态的发现（ Science 338, 1193 (2012) ）。该研究对MoS2输运领域的一个关键问题进行了较为系统地解释，揭示了惭辞厂2中的缺陷对电子输运和器件应用的影响，并且为进一步提高二硫化钼器件性能给出了理论指导。
该项研究得到国家重大科学研究计划项目、国家科技重大专项、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省高校优势学科建设工程项目等资助。
图1二硫化钼结构示意图
图2 单层二硫化钼表面原子结构
图3 两种电子输运电子分布示意图
