In situ bottom-gated molybdenum disulfide (MoS2) field effect transistors (FETs) device characterization and in situ ultraviolet photoelectron spectroscopy and x-ray photoelectron spectroscopy measurements were combined to investigate the effect of surface modification layers of C60 and molybdenum trioxide (MoO3) on the electronic properties of single layer MoS2. It is found that C60 decoration keeps MoS2 FET performance intact due to the very weak interfacial interactions, making C60 as an ideal capping layer for MoS2 devices. In contrast, decorating MoO3 on MoS2 induces significant charge transfer at the MoS2/MoO3 interface and largely depletes the electron charge carriers in MoS2 FET devices.
REFERENCES
1.
S. Z.
Butler
, S. M.
Hollen
, L.
Cao
, Y.
Cui
, J. A.
Gupta
, H. R.
Gutiérrez
, T. F.
Heinz
, S. S.
Hong
, J.
Huang
, A. F.
Ismach
et al., ACS Nano
7
, 2898
(2013
).2.
D.
Xiao
, G.-B.
Liu
, W.
Feng
, X.
Xu
, and W.
Yao
, Phys. Rev. Lett.
108
, 196802
(2012
).3.
Q. H.
Wang
, K.
Kalantar-Zadeh
, A.
Kis
, J. N.
Coleman
, and M. S.
Strano
, Nat. Nanotechnol.
7
, 699
(2012
).4.
H. R.
Gutierrez
, N.
Perea-Lopez
, A. L.
Elias
, A.
Berkdemir
, B.
Wang
, R.
Lv
, F.
Lopez-Urias
, V. H.
Crespi
, H.
Terrones
, and M.
Terrones
, “Extraordinary Room-Temperature Photoluminescence in Triangular WS2 Monolayers
,” Nano Lett.
(to be published).5.
H.
Li
, Z.
Yin
, Q.
He
, H.
Li
, X.
Huang
, G.
Lu
, D. W. H.
Fam
, A. I. Y.
Tok
, Q.
Zhang
, and H.
Zhang
, Small
8
, 63
(2012
).6.
H.
Fang
, S.
Chuang
, T. C.
Chang
, K.
Takei
, T.
Takahashi
, and A.
Javey
, Nano Lett.
12
, 3788
(2012
).7.
J.
Lin
, H.
Li
, H.
Zhang
, and W.
Chen
, Appl. Phys. Lett.
102
, 203109
(2013
).8.
Z. Y.
Yin
, H.
Li
, H.
Li
, L.
Jiang
, Y. M.
Shi
, Y. H.
Sun
, G.
Lu
, Q.
Zhang
, X. D.
Chen
, and H.
Zhang
, ACS Nano
6
, 74
(2012
).9.
B.
Radisavljevic
, A.
Radenovic
, J.
Brivio
, V.
Giacometti
, and A.
Kis
, Nat. Nanotechnol.
6
, 147
(2011
).10.
G.
Eda
, H.
Yamaguchi
, D.
Voiry
, T.
Fujita
, M.
Chen
, and M.
Chhowalla
, Nano Lett.
12
, 526
(2012
).11.
R. S.
Sundaram
, M.
Engel
, A.
Lombardo
, R.
Krupke
, A. C.
Ferrari
, P.
Avouris
, and M.
Steiner
, Nano Lett.
13
, 1416
(2013
).12.
H. S.
Lee
, S.-W.
Min
, Y.-G.
Chang
, M. K.
Park
, T.
Nam
, H.
Kim
, J. H.
Kim
, S.
Ryu
, and S.
Im
, Nano Lett.
12
, 3695
(2012
).13.
J.
Kibsgaard
, Z. B.
Chen
, B. N.
Reinecke
, and T. F.
Jaramillo
, Nature Mater.
11
, 963
(2012
).14.
T. F.
Jaramillo
, K. P.
Jorgensen
, J.
Bonde
, J. H.
Nielsen
, S.
Horch
, and I.
Chorkendorff
, Science
317
, 100
(2007
).15.
X.
Zong
, G. P.
Wu
, H. J.
Yan
, G. J.
Ma
, J. Y.
Shi
, F. Y.
Wen
, L.
Wang
, and C.
Li
, J. Phys. Chem. C
114
, 1963
(2010
).16.
Q.
Xiang
, J.
Yu
, and M.
Jaroniec
, J. Am. Chem. Soc.
134
, 6575
(2012
).17.
F. Y.
Cheng
, J.
Chen
, and X. L.
Gou
, Adv. Mater.
18
, 2561
(2006
).18.
M.
Shanmugam
, T.
Bansal
, C. A.
Durcan
, and B.
Yu
, Appl. Phys. Lett.
100
, 153901
(2012
).19.
W. J.
Yu
, Z.
Li
, H.
Zhou
, Y.
Chen
, Y.
Wang
, Y.
Huang
, and X.
Duan
, Nature Mater.
12
, 246
(2013
).20.
H.
Fang
, M.
Tosun
, G.
Seol
, T. C.
Chang
, K.
Takei
, J.
Guo
, and A.
Javey
, Nano Lett.
13
, 1991
(2013
).21.
X.
Dong
, D.
Fu
, W.
Fang
, Y.
Shi
, P.
Chen
, and L.-J.
Li
, Small
5
, 1422
(2009
).22.
L.
Xie
, X.
Wang
, H.
Mao
, R.
Wang
, M.
Ding
, Y.
Wang
, B.
Ozyilmaz
, K. P.
Loh
, A. T. S.
Wee
, Ariando
et al., Appl. Phys. Lett.
99
, 012112
(2011
).23.
Z.
Liu
, A. A.
Bol
, and W.
Haensch
, Nano Lett.
11
, 523
(2011
).24.
T. J.
Echtermeyer
, L.
Britnell
, P. K.
Jasnos
, A.
Lombardo
, R. V.
Gorbachev
, A. N.
Grigorenko
, A. K.
Geim
, A. C.
Ferrari
, and K. S.
Novoselov
, Nat. Commun.
2
, 458
(2011
).25.
W.
Chen
, S.
Chen
, D. C.
Qi
, X. Y.
Gao
, and A. T. S.
Wee
, J. Am. Chem. Soc.
129
, 10418
(2007
).26.
H. L.
Zhang
, W.
Chen
, L.
Chen
, H.
Huang
, X. S.
Wang
, J.
Yuhara
, and A. T. S.
Wee
, Small
3
, 2015
(2007
).27.
D. M.
Guldi
, B. M.
Illescas
, C. M.
Atienza
, M.
Wielopolski
, and N.
Martin
, Chem. Soc. Rev.
38
(6
), 1587
(2009
).28.
Y.
Zhao
, J.
Chen
, W.
Chen
, and D.
Ma
, J. Appl. Phys.
111
, 043716
(2012
).29.
Z.
Chen
, I.
Santoso
, R.
Wang
, L. F.
Xie
, H. Y.
Mao
, H.
Huang
, Y. Z.
Wang
, X. Y.
Gao
, Z. K.
Chen
, D.
Ma
et al., Appl. Phys. Lett.
96
, 213104
(2010
).30.
L.
Chen
, W.
Chen
, H.
Huang
, H. L.
Zhang
, J.
Yuhara
, and A. T. S.
Wee
, Adv. Mater.
20
, 484
(2008
).31.
H. Y.
Mao
, R.
Wang
, H.
Huang
, Y. Z.
Wang
, X. Y.
Gao
, S. N.
Bao
, A. T. S.
Wee
, and W.
Chen
, J. Appl. Phys.
108
, 053706
(2010
).32.
M.
Irimia-Vladu
, N.
Marjanovic
, A.
Vlad
, A. M.
Ramil
, G.
Hernandez-Sosa
, R.
Schwoödiauer
, S.
Bauer
, and N. S.
Sariciftci
, Adv. Mater.
20
, 3887
(2008
).33.
D.
Zhao
, T.
Chen
, and L.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
66
, 3292
(1995
).34.
K.
Mak
, C.
Lee
, J.
Hone
, J.
Shan
, and T.
Heinz
, Phys. Rev. Lett.
105
, 136805
(2010
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.