We report the results of the investigation of low-frequency electronic noise in ZrS3 van der Waals semiconductor nanoribbons. The test structures were of the back-gated field-effect-transistor type with a normally off n-channel and an on-to-off ratio of up to four orders of magnitude. The current–voltage transfer characteristics revealed significant hysteresis owing to the presence of deep levels. The noise in ZrS3 nanoribbons had spectral density SI ∼ 1/fγ (f is the frequency) with γ = 1.3–1.4 within the whole range of the drain and gate bias voltages. We used light illumination to establish that the noise is due to generation–recombination, owing to the presence of deep levels, and determined the energies of the defects that act as the carrier trapping centers in ZrS3 nanoribbons.
References
1.
A. A.
Balandin
, F.
Kargar
, T. T.
Salguero
, and R. K.
Lake
, Mater. Today
55
, 74
(2022
).2.
M. A.
Bloodgood
, Y.
Ghafouri
, P.
Wei
, and T. T.
Salguero
, Appl. Phys. Lett.
120
(17
), 173103
(2022
).3.
I.
Gorlova
, S.
Nikonov
, S.
Zybtsev
, V. Y.
Pokrovskii
, and A.
Titov
, Appl. Phys. Lett.
120
(15
), 153102
(2022
).4.
F.
Kargar
, Z.
Barani
, N. R.
Sesing
et al., Appl. Phys. Lett.
121
(22
), 221901
(2022
).5.
A.
Sinchenko
, R.
Ballou
, J.
Lorenzo
, T.
Grenet
, and P.
Monceau
, Appl. Phys. Lett.
120
(6
), 063102
(2022
).6.
V.
Shanmugam
, R. A.
Mensah
, K.
Babu
, S.
Gawusu
, A.
Chanda
, Y.
Tu
, R. E.
Neisiany
, M.
Försth
, G.
Sas
, and O.
Das
, Part. Part. Syst. Charact.
39
, 2200031
(2022
).7.
Y.
Liu
, N. O.
Weiss
, X.
Duan
, H.-C.
Cheng
, Y.
Huang
, and X.
Duan
, Nat. Rev. Mater.
1
(9
), 10642
(2016
).8.
D. L.
Duong
, S. J.
Yun
, and Y. H.
Lee
, ACS Nano
11
(12
), 11803
(2017
).9.
J. O.
Island
, A. J.
Molina-Mendoza
, M.
Barawi
, R.
Biele
, E.
Flores
, J. M.
Clamagirand
, J. R.
Ares
, C.
Sánchez
, H. S.
Van Der Zant
, and R.
D'Agosta
, 2D Mater.
4
(2
), 022003
(2017
).10.
Y.
Sugita
, T.
Miyake
, and Y.
Motome
, Physica B
536
, 48
(2018
).11.
A.
Patra
and C. S.
Rout
, RSC Adv.
10
, 36413
(2020
).12.
N.
Tripathi
, V.
Pavelyev
, P.
Sharma
, S.
Kumar
, A.
Rymzhina
, and P.
Mishra
, Mater. Sci. Semicond. Process.
127
, 105699
(2021
).13.
M. A.
Stolyarov
, G.
Liu
, M. A.
Bloodgood
, E.
Aytan
, C.
Jiang
, R.
Samnakay
, T. T.
Salguero
, D. L.
Nika
, S. L.
Rumyantsev
, and M. S.
Shur
, Nanoscale
8
(34
), 15774
(2016
).14.
A.
Geremew
, M.
Bloodgood
, E.
Aytan
, B.
Woo
, S.
Corber
, G.
Liu
, K.
Bozhilov
, T.
Salguero
, S.
Rumyantsev
, and M.
Rao
, IEEE Electron Device Lett.
39
(5
), 735
(2018
).15.
T. A.
Empante
, A.
Martinez
, M.
Wurch
, Y.
Zhu
, A. K.
Geremew
, K.
Yamaguchi
, M.
Isarraraz
, S.
Rumyantsev
, E. J.
Reed
, and A. A.
Balandin
, Nano Lett.
19
(7
), 4355
(2019
).16.
K.
Drozdowska
, A.
Rehman
, S.
Rumyantsev
, M.
Wurch
, L.
Bartels
, A.
Balandin
, J.
Smulko
, and G.
Cywiński
, Mater. Today Commun.
34
, 105379
(2023
).17.
Z.
Barani
, F.
Kargar
, Y.
Ghafouri
, S.
Ghosh
, K.
Godziszewski
, S.
Baraghani
, Y.
Yashchyshyn
, G.
Cywiński
, S.
Rumyantsev
, and T. T.
Salguero
, Adv. Mater.
33
(11
), 2007286
(2021
).18.
G.
Liu
, S.
Rumyantsev
, M. A.
Bloodgood
, T. T.
Salguero
, M.
Shur
, and A. A.
Balandin
, Nano Lett.
17
(1
), 377
(2017
).19.
P.
Dutta
and P.
Horn
, Rev. Mod. Phys.
53
(3
), 497
(1981
).20.
A. K.
Geremew
, S.
Rumyantsev
, M. A.
Bloodgood
, T. T.
Salguero
, and A. A.
Balandin
, Nanoscale
10
(42
), 19749
(2018
).21.
S.
Ghosh
, F.
Kargar
, N. R.
Sesing
, Z.
Barani
, T. T.
Salguero
, D.
Yan
, S.
Rumyantsev
, and A. A.
Balandin
, Adv. Electron. Mater.
9
, 2200860
(2022
).22.
S.
Kurita
, J.
Staehli
, M.
Guzzi
, and F.
Lévy
, Physica B + C
105
(1–3
), 169
(1981
).23.
S.
Srivastava
and B.
Avasthi
, J. Mater. Sci.
27
(14
), 3693
(1992
).24.
A.
Ait-Ouali
and S.
Jandl
, Phys. Rev. B
49
(3
), 1813
(1994
).25.
A.
Patel
, C.
Limberkar
, K.
Patel
, S.
Bhakhar
, K.
Patel
, G.
Solanki
, and V.
Pathak
, Sens. Actuators A
331
, 112969
(2021
).26.
L.
Brattas
and A.
Kjekshus
, Acta Chem. Scand.
26
(9
), 3441
(1972
).27.
Y. R.
Tao
, X. C.
Wu
, and W. W.
Xiong
, Small
10
(23
), 4905
(2014
).28.
A.
Pant
, E.
Torun
, B.
Chen
, S.
Bhat
, X.
Fan
, K.
Wu
, D. P.
Wright
, F. M.
Peeters
, E.
Soignard
, and H.
Sahin
, Nanoscale
8
(36
), 16259
(2016
).29.
S. J.
Gilbert
, H.
Yi
, J.-S.
Chen
, A. J.
Yost
, A.
Dhingra
, J.
Abourahma
, A.
Lipatov
, J.
Avila
, T.
Komesu
, and A.
Sinitskii
, ACS Appl. Mater. Interfaces
12
(36
), 40525
(2020
).30.
J.
Guo
, J.
Tao
, Z.
Zhang
, L.
Fei
, D.
Li
, J.
Jadwiszczak
, X.
Wang
, Y.
Guo
, X.
Liao
, and Y.
Zhou
, ACS Appl. Electron. Mater.
2
(11
), 3756
(2020
).31.
D. S.
Muratov
, V. O.
Vanyushin
, N. S.
Vorobeva
, P.
Jukova
, A.
Lipatov
, E. A.
Kolesnikov
, D.
Karpenkov
, D. V.
Kuznetsov
, and A.
Sinitskii
, J. Alloys Compd.
815
, 152316
(2020
).32.
W.
Kong
, C.
Bacaksiz
, B.
Chen
, K.
Wu
, M.
Blei
, X.
Fan
, Y.
Shen
, H.
Sahin
, D.
Wright
, D. S.
Narang
, and S.
Tongay
, Nanoscale
9
(12
), 4175
(2017
).33.
A.
McWhorter
and R.
Kingston
, Semiconductor Surface Physics
(University of Pennsylvania
, Philadelphia
, 1957
), p. 207
.34.
S.
Christensson
, I.
Lundström
, and C.
Svensson
, Solid-State Electron.
11
(9
), 797
(1968
).35.
A.
Rehman
, J. A. D.
Notario
, J. S.
Sanchez
, Y. M.
Meziani
, G.
Cywiński
, W.
Knap
, A. A.
Balandin
, M.
Levinshtein
, and S.
Rumyantsev
, Nanoscale
14
(19
), 7242
(2022
).36.
P.
Sai
, J.
Jorudas
, M.
Dub
, M.
Sakowicz
, V.
Jakštas
, D.
But
, P.
Prystawko
, G.
Cywinski
, I.
Kašalynas
, and W.
Knap
, Appl. Phys. Lett.
115
(18
), 183501
(2019
).37.
P. G.
Collins
, M.
Fuhrer
, and A.
Zettl
, Appl. Phys. Lett.
76
(7
), 894
(2000
).38.
39.
N.
D'yakonova
, M.
Levinshtein
, and S.
Rumyantsev
, Sov. Phys. Semicond.
25
(2
), 217
(1991
).40.
M.
Levinshtein
and S.
Rumyantsev
, Semicond. Sci. Technol.
9
(6
), 1183
(1994
).41.
S.
Rumyantsev
, M.
Shur
, M.
Levinshtein
, A.
Motayed
, and A.
Davydov
, J. Appl. Phys.
103
(6
), 064501
(2008
).42.
Y.
Jin
, X.
Li
, and J.
Yang
, Phys. Chem. Chem. Phys.
17
(28
), 18665
(2015
).43.
C.
Wang
, C.
Zheng
, and G.
Gao
, J. Phys. Chem. C
124
(12
), 6536
(2020
).44.
B.
Mortazavi
, F.
Shojaei
, M.
Yagmurcukardes
, M.
Makaremi
, and X.
Zhuang
, Energies
15
(15
), 5479
(2022
).© 2023 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2023
Author(s)
You do not currently have access to this content.
