平面內各向異性二維半導體由于其各向異性的特性而受到人們的廣泛關注，這為功能電子學的設計開辟了新的途徑。目前報道的面內各向異性半導體主要依賴于晶格各向異性。本文將AgCrP
2S
6（ACPS）引入到各向異性二維半導體中，利用晶體結構和離子-電子共調制實現可調的面內電導各向異性。掃描隧道電子顯微鏡和偏振拉曼光譜顯示了ACPS的結構各向異性。電輸運測量表明，其可調諧的面內電導各向異性與離子-電子共調制有關，其中Ag離子沿a軸和b軸的遷移是各向異性的。電輸運測量顯示了ACP的半導體性質，光致發光結果也支持了這一點。此外，ACPS的遷移曲線表現出較大的Vg相關滯后，這是由各向異性Ag離子遷移方向控制的。這為利用離子-電子共調制實現功能電子學中的各向異性電荷輸運提供了可能。
圖1. （A） 離子半導體ACP中可調諧平面內各向異性的示意圖。（B） ACPS晶體結構側視圖。（C） ACPS薄片的AFM圖像。比例尺，5μm。插圖是沿白色虛線的高度輪廓。（D） ACPS的橫截面HAADF-STEM圖像。比例尺，2 nm。（E） ACPS薄片的X射線衍射圖。插圖是生長的ACPS晶體的照片。（F） ACPS薄片的光致發光光譜。（G） ACPS薄片的轉移曲線。V
ds=1 V。
圖2. （A） ACPS的俯視晶體結構。（B） 顯示為d（050）和d（34
）的ACPS HAADF-STEM圖像)。插圖為（A）所示的重疊晶體結構。比例尺，2 nm。（C） ACPS薄片的偏振拉曼光譜。（D） 360°偏振拉曼光譜的強度圖。（E至G）拉曼強度201.4、268.2和656.8 cm
−1的極性圖。黑點代表偏振拉曼光譜的實驗結果，紅色實線對應理想曲線。
圖3. （A） 沿ACPS薄片b軸的I-V曲線，無Vg。紅色虛線為擬合曲線。插圖是沿b軸的I-V測量示意圖。（B） 沿ACPS薄片a軸的I-V曲線，無V
g。紅色、綠色和藍色線對應擬合曲線。插圖是沿a軸進行I-V測量的示意圖。（C） 比較電子傳輸和離子沿ACPS片軸遷移的電流貢獻。（D） 電極化（10 V，60 min）后，Au、Cr、P和S沿ACPS薄片b軸的EDS映射。比例尺，2μm。（E） 電極化（10 V，60 min）后Ag沿ACPS薄片b軸的EDS映射。比例尺，2μm。（F） Ag的EDS線掃描結果，以及（E）中的紅色虛線箭頭。（G） 電極化（10 V，60 min）后，Au、Cr、P和S沿ACPS薄片a軸的EDS映射。比例尺，2μm。（H） 電極化（10 V，60 min）后Ag沿ACPS薄片軸的EDS映射。比例尺，2μm。（E）和（H）中的插圖說明電場分別平行于ACPS薄片的b軸和a軸。（一） Ag的EDS線掃描，以及（H）中的紅色虛線箭頭。
圖4. （A） ACPS裝置沿軸的V
g相關滯后傳遞曲線。（B） ACPS裝置沿具有變化的最大V
g的軸的傳輸曲線。（C）ACPS裝置在300、150、100、90和80 K的不同溫度下沿軸的歸一化傳輸曲線。（D）ACPS裝置沿具有每個V
g點的不同施加脈沖時間（t）的軸的傳輸曲線。（E） 沿具有不同V
ds的ACPS裝置的a軸的傳遞曲線的熱圖。（F） 不同V
ds下ACPS片沿a軸和b軸的歸一化傳輸曲線。
相關研究成果由清華大學
Bilu Liu和金屬研究所
Hui-Ming Cheng課題組2025年發表在、 Science Advances (鏈接: DOI: 10.1126/sciadv.adr3105)上。原文：Tunable in-plane conductance anisotropy in 2D semiconductive AgCrP
2S
6 by ion-electron co-modulations
轉自《石墨烯研究》公眾號
