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  • 中国仪器仪表学会、上海光学仪器研究所、中国光学学会工程光学专业委员会
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  • 庄松林
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  • 上海市军工路516号上海理工大学《光学仪器》编辑部
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MoS2场效应晶体管的太赫兹近场显微成像表征
Terahertz near-field microscopic imaging characterization of MoS2 field-effect transistors
投稿时间：2025-03-17  
DOI：10.3969/j.issn.1005-5630.202503170053
中文关键词:  太赫兹散射式扫描近场光学显微镜  开尔文探针力显微镜  MoS2场效应晶体管  光激发  背栅调控
英文关键词:terahertz scattering-type scanning near-field optical microscopy  Kelvin probe force microscopy  MoS2 field-effect transistor  photoexcitation  back-gate control
基金项目:国家重点研发计划(2023YFF0719200)
作者单位E-mail
胡玉红 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093  
李星宇 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093  
金钻明 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093  
游冠军 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093 youguanjun@126.com 
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中文摘要:
      二维过渡金属硫化物（two-dimensional transition metal dichalcogenides，TMDs）因其独特的电学和光学特性，在下一代电子和光电器件中展现出巨大的应用潜力。但在微纳尺度，有关TMDs载流子分布的原位探测研究仍显不足。结合太赫兹散射式扫描近场光学显微镜（terahertz scattering-type scanning near-field optical microscopy，THz s-SNOM）和开尔文探针力显微镜（Kelvin probe force microscopy，KPFM），系统研究了少层MoS2场效应晶体管在光激发和背栅调控下的微纳尺度载流子分布与费米能级的变化。研究表明，THz s-SNOM能灵敏地探测由外场激发导致的器件沟道载流子浓度变化，并且能够对载流子的非均匀分布进行原位成像检测。此外，基于有限偶极子模型计算，建立了太赫兹近场信号与载流子浓度之间的定量关系，为深入理解光激发和背栅调控载流子行为的微观机制提供了有力支持。
英文摘要:
      Two-dimensional transition metal dichalcogenides (TMDs) have shown great potential for applications in next-generation electronic and optoelectronic devices due to their unique electrical and optical properties. However, in-situ detection of carrier distribution at the micro- and nano-scale is insufficient. This study combined terahertz scattering scanning near-field optical microscopy (THz s-SNOM) and Kelvin probe force microscopy (KPFM) to systematically investigate the micro- and nano-scale carrier distribution and Fermi level changes in few-layer MoS2 field-effect transistors under photoexcitation and back-gate control. The results showed that THz s-SNOM could sensitively detect changes in carrier concentration in the device channel caused by external field excitation and could perform in situ imaging detection of non-uniform carrier distribution. Moreover, based on the calculation of the finite dipole model, a quantitative relationship between the terahertz near-field signal and carrier concentration was established, providing strong support for a deeper understanding of the microscopic mechanisms of carrier behavior under photoexcitation and back-gate control.
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主管单位：中国科学技术协会 主办单位：中国仪器仪表学会、上海光学仪器研究所、中国光学学会工程光学专业委员会 主　　编：庄松林
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