Lateral heterojunctions based on two dimensional (2D) transition metal dichalcogenides (TMDCs) potentially realize monolayer devices exploiting 2D electronic structures and the functions introduced by the presence of 1D heterointerfaces. Electronic structures of a lateral MoSe2-WSe2 junction have been unveiled using scanning tunneling microscopy and spectroscopy. A smooth and narrow depletion region exists despite a defect-rich heterointerface deviating from the preferred zigzag orientations of the TMDC lattice. From the characteristics of the depletion region, a high carrier concentration and high internal electric fields are inferred, offering to benefit designs of lateral TMDC devices.

1.
K. S.
Novoselov
,
A. K.
Geim
,
S. V.
Morozov
,
D.
Jiang
,
Y.
Zhang
,
S. V.
Dubonos
,
I. V.
Grigorieva
, and
A. A.
Firsov
,
Science
306
,
666
(
2004
).
2.
K. S.
Novoselov
,
A. K.
Geim
,
S. V.
Morozov
,
D.
Jiang
,
M. I.
Katsnelson
,
I. V.
Grigorieva
,
S. V.
Dubonos
, and
A. A.
Firsov
,
Nature
438
,
197
(
2005
).
3.
G.-H.
Lee
,
Y.-J.
Yu
,
C.
Lee
,
C.
Dean
,
K. L.
Shepard
,
P.
Kim
, and
J.
Hone
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
243114
(
2011
).
4.
B.
Aufray
,
A.
Kara
,
S.
Vizzini
,
H.
Oughaddou
,
C.
Léandri
,
B.
Ealet
, and
G. L.
Lay
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
183102
(
2010
).
5.
Q. H.
Wang
,
K.
Kalantar-Zadeh
,
A.
Kis
,
J. N.
Coleman
, and
M. S.
Strano
,
Nat. Nanotechnol.
7
,
699
(
2012
).
6.
L.
Li
,
Y.
Yu
,
G. J.
Ye
,
Q.
Ge
,
X.
Ou
,
H.
Wu
,
D.
Feng
,
X. H.
Chen
, and
Y.
Zhang
,
Nat. Nanotechnol.
9
,
372
(
2014
).
7.
C.-T.
Kuo
,
M.
Neumann
,
K.
Balamurugan
,
H. J.
Park
,
S.
Kang
,
H. W.
Shiu
,
J. H.
Kang
,
B. H.
Hong
,
M.
Han
,
T. W.
Noh
, and
J.-G.
Park
,
Sci. Rep.
6
,
20904
(
2016
).
8.
H. S. S.
Ramakrishna Matte
,
A.
Gomathi
,
A. K.
Manna
,
D. J.
Late
,
R.
Datta
,
S. K.
Pati
, and
C. N. R.
Rao
,
Angew. Chem., Int. Ed.
49
,
4059
(
2010
).
9.
D.
Xiao
,
G.-B.
Liu
,
W.
Feng
,
X.
Xu
, and
W.
Yao
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
196802
(
2012
).
10.
M.
Chhowalla
,
H. S.
Shin
,
G.
Eda
,
L.-J.
Li
,
K. P.
Loh
, and
H.
Zhang
,
Nat. Chem.
5
,
263
(
2013
).
11.
H.
Ochoa
and
R.
Roldán
,
Phys. Rev. B
87
,
245421
(
2013
).
12.
A.
Dankert
,
L.
Langouche
,
M. V.
Kamalakar
, and
S. P.
Dash
,
ACS Nano
8
,
476
(
2014
).
13.
A. K.
Geim
and
I. V.
Grigorieva
,
Nature
499
,
419
(
2013
).
14.
M.-H.
Chiu
,
C.
Zhang
,
H.-W.
Shiu
,
C.-P.
Chuu
,
C.-H.
Chen
,
C.-Y. S.
Chang
,
C.-H.
Chen
,
M.-Y.
Chou
,
C.-K.
Shih
, and
L.-J.
Li
,
Nat. Commun.
6
,
7666
(
2015
).
15.
P.
Rivera
,
J. R.
Schaibley
,
A. M.
Jones
,
J. S.
Ross
,
S.
Wu
,
G.
Aivazian
,
P.
Klement
,
K.
Seyler
,
G.
Clark
,
N. J.
Ghimire
,
J.
Yan
,
D. G.
Mandrus
,
W.
Yao
, and
X.
Xu
,
Nat. Commun.
6
,
6242
(
2015
).
16.
Y.-C.
Lin
,
R. K.
Ghosh
,
R.
Addou
,
N.
Lu
,
S. M.
Eichfeld
,
H.
Zhu
,
M.-Y.
Li
,
X.
Peng
,
M. J.
Kim
,
L.-J.
Li
,
R. M.
Wallace
,
S.
Datta
, and
J. A.
Robinson
,
Nat. Commun.
6
,
7311
(
2015
).
17.
Y.
Gong
,
J.
Lin
,
X.
Wang
,
G.
Shi
,
S.
Lei
,
Z.
Lin
,
X.
Zou
,
G.
Ye
,
R.
Vajtai
,
B. I.
Yakobson
,
H.
Terrones
,
M.
Terrones
,
B. K.
Tay
,
J.
Lou
,
S. T.
Pantelides
,
Z.
Liu
,
W.
Zhou
, and
P. M.
Ajayan
,
Nat. Mater.
13
,
1135
(
2014
).
18.
S.
Tongay
,
W.
Fan
,
J.
Kang
,
J.
Park
,
U.
Koldemir
,
J.
Suh
,
D. S.
Narang
,
K.
Liu
,
J.
Ji
,
J.
Li
,
R.
Sinclair
, and
J.
Wu
,
Nano Lett.
14
,
3185
(
2014
).
19.
C.
Huang
,
S.
Wu
,
A. M.
Sanchez
,
J. J. P.
Peters
,
R.
Beanland
,
J. S.
Ross
,
P.
Rivera
,
W.
Yao
,
D. H.
Cobden
, and
X.
Xu
,
Nat. Mater.
13
,
1096
(
2014
).
20.
M.-Y.
Li
,
Y.
Shi
,
C.-C.
Cheng
,
L.-S.
Lu
,
Y.-C.
Lin
,
H.-L.
Tang
,
M.-L.
Tsai
,
C.-W.
Chu
,
K.-H.
Wei
,
J.-H.
He
,
K. S. W.-H.
Chang
, and
L.-J.
Li
,
Science
349
,
524
(
2015
).
21.
C.
Zhang
,
M.-Y.
Li
,
J.
Tersoff
,
Y.
Han
,
Y.
Su
,
L.-J.
Li
,
D. A.
Muller
, and
C.-K.
Shih
,
Nat. Nanotechnol.
13
,
152
(
2018
).
22.
Y. L.
Huang
,
Y.
Chen
,
W.
Zhang
,
S. Y.
Quek
,
C.-H.
Chen
,
L.-J.
Li
,
W.-T.
Hsu
,
W.-H.
Chang
,
Y. J.
Zheng
,
W.
Chen
, and
A. T. S.
Wee
,
Nat. Commun.
6
,
6298
(
2015
).
23.
Y. L.
Huang
,
Z.
Ding
,
W.
Zhang
,
Y.-H.
Chang
,
Y.
Shi
,
L.-J.
Li
,
Z.
Song
,
Y. J.
Zheng
,
D.
Chi
,
S. Y.
Quek
, and
A. T. S.
Wee
,
Nano Lett.
16
,
3682
(
2016
).
24.
S.
Yoshida
,
Y.
Kobayashi
,
R.
Sakurada
,
S.
Mori
,
Y.
Miyata
,
H.
Mogi
,
T.
Koyama
,
O.
Takeuchi
, and
H.
Shigekawa
,
Sci. Rep.
5
,
14808
(
2015
).
25.
I.
Horcas
,
R.
Fernández
,
J. M.
Gómez-Rodriguez
,
J.
Colchero
,
J.
Gómez-Herrero
, and
A. M.
Baro
,
Rev. Sci. Instrum.
78
,
013705
(
2007
).
26.
H.
Zhou
,
C.
Wang
,
J. C.
Shaw
,
R.
Cheng
,
Y.
Chen
,
X.
Huang
,
Y.
Liu
,
N. O.
Weiss
,
Z.
Lin
,
Y.
Huang
, and
X.
Duan
,
Nano Lett.
15
,
709
(
2015
).
27.
C.
Zhang
,
Y.
Chen
,
A.
Johnson
,
M.-Y.
Li
,
L.-J.
Li
,
P. C.
Mende
,
R. M.
Feenstra
, and
C.-K.
Shih
,
Nano Lett.
15
,
6494
(
2015
).
28.
J.
Chang
,
L. F.
Register
, and
S. K.
Banerjee
,
J. Appl. Phys.
115
,
084506
(
2014
).
29.
X.-Q.
Zhang
,
C.-H.
Lin
,
Y.-W.
Tseng
,
K.-H.
Huang
, and
Y.-H.
Lee
,
Nano Lett.
15
,
410
(
2015
).
30.
Y.
Gong
,
S.
Lei
,
G.
Ye
,
B.
Li
,
Y.
He
,
K.
Keyshar
,
X.
Zhang
,
Q.
Wang
,
J.
Lou
,
Z.
Liu
,
R.
Vajtai
,
W.
Zhou
, and
P. M.
Ajayan
,
Nano Lett.
15
,
6135
(
2015
).
31.
Z.
Song
,
T.
Schultz
,
Z.
Ding
,
B.
Lei
,
C.
Han
,
P.
Amsalem
,
T.
Lin
,
D.
Chi
,
S. L.
Wong
,
Y. J.
Zheng
,
M.-Y.
Li
,
L.-J.
Li
,
W.
Chen
,
N.
Koch
,
Y. L.
Huang
, and
A. T. S.
Wee
,
ACS Nano
11
,
9128
(
2017
).
32.
H.
Ilatikhameneh
,
T.
Ameen
,
F.
Chen
,
H.
Sahasrabudhe
,
G.
Klimeck
, and
R.
Rahman
,
IEEE Trans. Nanotechnol.
17
,
293
(
2018
).
33.
S. M.
Sze
and
K. K.
Ng
,
Physics of Semiconductor Devices
(
John Wiley & Sons Inc
.,
New Jersey
,
2007
).
34.
C.
Gong
,
H.
Zhang
,
W.
Wang
,
L.
Colombo
,
R. M.
Wallace
, and
K.
Cho
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
053513
(
2013
).
35.
B. W. H.
Baugher
,
H. O. H.
Churchill
,
Y.
Yang
, and
P.
Jarillo-Herrero
,
Nano Lett.
13
,
4212
(
2013
).
36.
H.
Schmidt
,
S.
Wang
,
L.
Chu
,
M.
Toh
,
R.
Kumar
,
W.
Zhao
,
A. H.
Castro Neto
,
J.
Martin
,
S.
Adam
,
B.
Özyilmaz
, and
G.
Eda
,
Nano Lett.
14
,
1909
(
2014
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.