平面内各向异性二维半导体由于其各向异性的特性而受到人们的广泛关注，这为功能电子学的设计开辟了新的途径。目前报道的面内各向异性半导体主要依赖于晶格各向异性。本文将AgCrP₂S₆（ACPS）引入到各向异性二维半导体中，利用晶体结构和离子-电子共调制实现可调的面内电导各向异性。扫描隧道电子显微镜和偏振拉曼光谱显示了ACPS的结构各向异性。电输运测量表明，其可调谐的面内电导各向异性与离子-电子共调制有关，其中Ag离子沿a轴和b轴的迁移是各向异性的。电输运测量显示了ACP的半导体性质，光致发光结果也支持了这一点。此外，ACPS的迁移曲线表现出较大的Vg相关滞后，这是由各向异性Ag离子迁移方向控制的。这为利用离子-电子共调制实现功能电子学中的各向异性电荷输运提供了可能。
 
 
图1. （A） 离子半导体ACP中可调谐平面内各向异性的示意图。（B） ACPS晶体结构侧视图。（C） ACPS薄片的AFM图像。比例尺，5μm。插图是沿白色虚线的高度轮廓。（D） ACPS的横截面HAADF-STEM图像。比例尺，2 nm。（E） ACPS薄片的X射线衍射图。插图是生长的ACPS晶体的照片。（F） ACPS薄片的光致发光光谱。（G） ACPS薄片的转移曲线。V_ds=1 V。
 
 
 
图2. （A） ACPS的俯视晶体结构。（B） 显示为d（050）和d（34）的ACPS HAADF-STEM图像)。插图为（A）所示的重叠晶体结构。比例尺，2 nm。（C） ACPS薄片的偏振拉曼光谱。（D） 360°偏振拉曼光谱的强度图。（E至G）拉曼强度201.4、268.2和656.8 cm⁻¹的极性图。黑点代表偏振拉曼光谱的实验结果，红色实线对应理想曲线。
 
 
 
图3. （A） 沿ACPS薄片b轴的I-V曲线，无Vg。红色虚线为拟合曲线。插图是沿b轴的I-V测量示意图。（B） 沿ACPS薄片a轴的I-V曲线，无V_g。红色、绿色和蓝色线对应拟合曲线。插图是沿a轴进行I-V测量的示意图。（C） 比较电子传输和离子沿ACPS片轴迁移的电流贡献。（D） 电极化（10 V，60 min）后，Au、Cr、P和S沿ACPS薄片b轴的EDS映射。比例尺，2μm。（E） 电极化（10 V，60 min）后Ag沿ACPS薄片b轴的EDS映射。比例尺，2μm。（F） Ag的EDS线扫描结果，以及（E）中的红色虚线箭头。（G） 电极化（10 V，60 min）后，Au、Cr、P和S沿ACPS薄片a轴的EDS映射。比例尺，2μm。（H） 电极化（10 V，60 min）后Ag沿ACPS薄片轴的EDS映射。比例尺，2μm。（E）和（H）中的插图说明电场分别平行于ACPS薄片的b轴和a轴。（一） Ag的EDS线扫描，以及（H）中的红色虚线箭头。
 
 
图4. （A） ACPS装置沿轴的V_g相关滞后传递曲线。（B） ACPS装置沿具有变化的最大V_g的轴的传输曲线。（C）ACPS装置在300、150、100、90和80 K的不同温度下沿轴的归一化传输曲线。（D）ACPS装置沿具有每个V_g点的不同施加脉冲时间（t）的轴的传输曲线。（E） 沿具有不同V_ds的ACPS装置的a轴的传递曲线的热图。（F） 不同V_ds下ACPS片沿a轴和b轴的归一化传输曲线。
 
         相关研究成果由清华大学Bilu Liu和金属研究所Hui-Ming Cheng课题组2025年发表在、 Science Advances (链接: DOI: 10.1126/sciadv.adr3105)上。原文：Tunable in-plane conductance anisotropy in 2D semiconductive AgCrP₂S₆ by ion-electron co-modulations

转自《石墨烯研究》公众号