山东大学集成电路学院王以林教授团队将有机阳离子插入二维半导体MoS₂层间，MoS₂迁移率大幅提升了一个数量级至>1700 cm²/Vs，相关成果以“High carrier mobility in organic cations intercalated multilayer MoS₂”为题发表在Applied Physics Letters期刊（中科院二区，IF：4.0）。学院王以林教授、刘敏副教授和晶体材料研究所王善朋教授为论文共同通讯作者，博士生于立轩为文章第一作者。

MoS₂因其在后摩尔时代集成电路中的潜在应用而备受关注。有机阳离子插层已被证明是调控 MoS₂结构、光学、电学和超导特性的有效方法，然而有机阳离子插层 MoS₂ 的结构、电导率、载流子迁移率和载流子浓度之间的相互关联性仍不清楚。该工作系统地研究了本征 MoS₂ 和各种有机阳离子插层MoS₂ 的结构和电输运特性。

团队选择半金属铋（Bi）作为电极，其与MoS₂形成欧姆接触，接触电阻仅为100 - 300 Ω μm。有机阳离子插层显著增大了MoS₂层间距，减弱范德华层间相互作用，使间接带隙的多层 MoS₂在插层后表现出直接带隙特征。此外，插层 MoS₂ 具有很高的电子掺杂浓度，掺杂水平可根据有机阳离子的大小和插层量进行调控，最高可达 6.1 × 10^13 cm^-2。电子掺杂抑制了S-Mo-S原子的面外振动，从而降低声子散射，并进一步屏蔽库仑散射，因此插层 MoS₂ 具有很高的载流子迁移率。这项工作为理解 MoS₂ 的电输运特性以及设计更高效的电子和光电器件提供了新的思路。

王以林教授团队关注支撑后摩尔时代集成电路产业发展的新材料、新原理及新器件，主要包括二维材料集成电路、自旋电子器件等。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和山东省自然科学基金等项目的资助。

原文链接：https://pubs.aip.org/aip/apl/article/124/12/122108/3278010/High-carrier-mobility-in-organic-cations