通过 Pd 纳米粒子的表面装饰，高度增强的少层 MoS2/SiO2/Si 异质结的 H2 传感性能

背景

作为一种清洁且丰富的能源，氢气 (H2) 已被用于各种燃料电池。同时，H2 是一种无味、无色、易爆的气体，会引起一些安全问题[1]。因此，为了安全操作，H2 传感器对于实时检测和监控 H2 泄漏至关重要。目前，金属氧化物传感器可有效检测 H2 [2,3,4,5]。然而，基于金属氧化物的 H2 传感器需要较高的工作温度（~ 150 °C），由于 H2 高度易燃，这本身就可能带来安全风险。在这方面，合成新型敏感材料以开发可在室温 (RT) 下运行的可靠 H2 传感器是非常必要的。

二硫化钼 (MoS2) 作为石墨烯类似物的一种典型候选物和过渡金属二硫属化物 (TMD) 的一员，最近因其优异的性能而引起了极大的关注 [6,7,8,9,10]。在结构上，每个 MoS2 单元层由共价键合的 Mo-S 原子组成，相邻层通过范德华力相互连接。一方面，这些特性保证了二维 (2D) MoS2 具有高的表面积与体积比。另一方面，由于原子层之间的范德华力较弱，MoS2 可以很容易地剥离成单层或几层。即使 MoS2 具有适用于各种应用的理想品质，迄今为止，大面积、高质量 MoS2 超薄膜的制造仍然是一个挑战。传统方法，例如机械剥离 [11,12,13]，会产生局部分层薄片，对于大面积设备应用而言，这些薄片不可扩展。近年来，化学气相沉积已被探索用于生产大面积 MoS2 单层/少层薄膜 [14,15,16]。然而，该技术需要在 800-1000°C 范围内的高工艺温度，这可能会导致层中硫的严重挥发和界面处的扩散。因此，有必要开发能够生长大面积二硫化钼超薄膜的替代合成方法。最近，物理气相沉积，主要包括磁控溅射技术和脉冲层沉积 [17,18,19,20,21,22]，被证明是实现晶圆级 MoS2 单层/少层生长的另一种有效方法。薄膜生长温度低得多，约为 300 °C。结果表明，溅射的少层MoS2薄膜表现出显着的传输特性，例如~ 181 cm ² 的高迁移率 /Vs 和 ~ 10 ⁴ 的大电流开/关比 [20].

基于大的表面积与体积比和优异的半导体传输特性，单层/少层 MoS2 薄膜有望成为传感应用的潜在候选者。研究人员已经对 MoS2 超薄膜对多种化学气体（如 NH3、NO、NO2 等）的传感特性进行了大量研究 [23,24,25,26,27,28,29,30]。这些气体分子属于极性结构，在二硫化钼表面与上述分子之间很容易进行电荷交换。因此，基于二硫化钼的器件对极分子表现出很高的传感性能，如高灵敏度、超低检测限和高速响应。然而，由于其非极性，H2 很难被 MoS2 检测到。用金属钯 (Pd) 纳米粒子装饰 MoS2 纳米片可以增加传感器响应，尤其是 Pd 装饰的 MoS2 复合材料由于 Pd 催化作用对 H2 显示出明显的响应 [31, 32]。然而，报道的 Pd 装饰的 MoS2 传感器的 H2 灵敏度很低。在我们之前的研究 [33, 34] 中，我们通过将 MoS2 薄膜与 Si 相结合提出了异质结型 H2 传感器装置。众所周知，硅由于其丰度高和加工技术成熟，在商用电子设备市场上占据主导地位。通过将 MoS2 集成到 Si [35,36,37,38]，它提供了开发实用设备的简单途径。我们的研究结果表明，MoS2/SiO2/Si 异质结作为 H2 传感器表现出高灵敏度，约为 10 ⁴ %。然而，响应和恢复时间很长，~ 443.5 s。响应速度慢主要是由于H在厚膜中扩散困难造成的。基于上述分析，通过将二维少层 MoS2 薄膜集成到 Si 晶片上可以实现高灵敏度性能。据我们所知，之前没有提供相关结果。

在这项工作中，我们报告了使用 DC 溅射技术在 SiO2/Si 上生长晶圆级、少层 MoS2 超薄膜，并且通过合成 Pd 纳米颗粒来进行 MoS2 的表面装饰。此外，Pd 修饰的 MoS2/SiO2/Si 异质结对 H2 表现出明显的电响应，其性能具有高灵敏度、快速响应和恢复的特点。进一步研究了 Pd 层的厚度对 H2 传感性能的影响。通过在制备的异质结界面处构建能带排列，阐明了传感机制。

方法

通过直流磁控溅射技术在 (100) 取向的 Si 衬底上生长少层 MoS2 薄膜。本工作采用自制的多晶 MoS2 靶材，纯度约为 99%。本工作中使用的 Si 衬底是 n 型半导体，电阻率约为 1-6 Ω cm。沉积前，将晶圆切成12.5mm × 12.5mm的薄片，依次用酒精、丙酮、去离子水超声清洗。然后，将衬底浸入 HF 溶液（~ 5%）中 60.0 秒，以从 Si 表面去除自然氧化层。之后，在过氧化物溶液（~ 40.0%）中在 100°C 下对衬底进行氧化处理 20.0 分钟，以在 Si 表面形成 SiO2 钝化层。 SiO2 层在异质结中有两个作用。 SiO2 层可以为 MoS2 层的 2D 层模式生长提供光滑的衬底表面。同时，SiO2 层可以通过减少 MoS2 和 Si 之间的扩散来改善 MoS2/Si 的界面。随后，分别在 450 °C 的温度下在 SiO2 缓冲的 Si 衬底上生长 MoS2 薄膜。在沉积过程中，氩气压力和工作功率分别保持在 1.0 Pa 和 10.0 W。在 MoS2 薄膜生长后，不同厚度（1.0、3.0、5.0、10.0、15.0 和 30.0 nm）的 Pd 纳米粒子层分别被原位溅射并装饰到 MoS2 表面。沉积温度、工作压力和功率分别为 RT (~ 300 K)、3.0 Pa 和 10.0 W。最后，分别在Pd修饰的MoS2薄膜表面和Si背面作为电极压入约300μm厚、直径为0.5mm的In焊盘作为电极。

MoS2 薄膜使用拉曼光谱 (HORIBA, HR800) 进行表征，激发波长为 488 nm。通过原子力显微镜（AFM）对样品表面进行表征。 X 射线光发射光谱 (XPS) 光谱由 Kratos Axis ULTRA 光谱仪使用单色 Al Kα X 射线源 (1486.6 eV) 进行。高分辨率透射电子显微镜 (HRTEM) 在 JEOL JEM-2100F 上进行。透射光谱由岛津UV-3150分光光度计测量。紫外光电子能谱（UPS）使用未经过滤的He-I（21.22 eV）气体放电灯进行。

通过在室温下将传感器暴露在干燥空气中不同浓度的 H2 下，在安装传感器设备的腔室中测量传感特性，并通过 Keithley 2400 源表记录电流。为回收传感器，打开腔室，将空气注入腔室。

结果与讨论

Pd修饰的MoS2薄膜的化学鉴定采用XPS进行，如图1所示。样品的XPS测量光谱如图1a所示。该光谱由 Mo、S、Pd 和 O 峰组成，这意味着在 SiO2/Si 衬底上成功合成了 MoS2，并带有少量残留碳。此外，C 峰可能是由沉积过程中的残留气体引起的。如图 1b 所示，163.9 和 162.8 eV 处的峰值分别对应于 S 2p1/2 和 2p3/2。 Mo 3d 核心能级谱如图 1c 所示。 MoS2 层的 Mo 3d3/2 和 3d5/2 峰分别位于 233.1 和 229.9 eV。此外，S 2s 峰出现在 227.1 eV。这些结果几乎与其他结果一致 [39, 40]，表明溅射的 MoS2 层具有良好的化学计量。如图 1d 所示，340.9 eV 和 335.5 eV 处的两个峰分别分配给 Pd 3d3/2 和 3d5/2。结合能与Pd金属的结合能相似[41]，表明少层MoS2被金属Pd层覆盖，没有明显的Pd掺杂取代Mo原子。

一 XPS 调查，b S 2p，c Mo 3d 和 d Si衬底上5-nm Pd修饰的MoS2层的Pd 3d核能级光谱

图 2a 显示了几层 MoS2 的 AFM 图像。 MoS2 层表面光滑，没有观察到明显的生长，证明了 MoS2 膜的二维模式生长。根据我们的结果，均方根粗糙度 (RMS) 约为 0.78 nm。在沉积 5 纳米 Pd 装饰层后，可以清楚地看到表面上的纳米颗粒数量，如图 2b 所示。这意味着 Pd 层的岛状 3D 模式生长。 Pd纳米颗粒的平均直径约为47.7 nm，由于Pd纳米颗粒的沉积，表面粗糙度略微增加至0.89 nm。此外，Pd 纳米颗粒的尺寸显示出明显依赖于 Pd 沉积厚度（附加文件 1：图 S1）。图 2c 显示了 Si 衬底上 Pd 装饰的 MoS2 层的横截面 HRTEM 图像。从图中可以清楚地看到 Pd 层和 MoS2 薄膜。从图中可以看出，Pd 层有明显的~ 7.2 nm 间隙，如图中红色箭头所示。这表明 5 nm Pd 层是不连续的，并且在 MoS2 表面上形成了大量的 Pd 纳米颗粒。溅射的 MoS2 薄膜显示出清晰的层状结构，具有 2-3 个原子 S-Mo-S 层，单元层之间的距离约为 0.65 nm，如图 2d 中放大的 HRTEM 图像所示。为了进一步说明均匀性，分别从样品的四个不同区域获取少层 MoS2 的拉曼光谱。不管位置如何，从图 2e 中可以看出两种典型的 MoS2 拉曼活性模式，E ¹ 2g 模式在 ~ 381.9 cm ⁻¹ 和 A1g 模式在 ~ 405.1 cm ⁻¹ . E ¹ 2g 模式对应于与晶面平行的反相振荡的硫和钼原子，A1g 模式对应于面外反相振荡的硫原子，如右侧插图所示。 A1g和E ¹ 的拉曼位移差异 2g, ~ 23.2 cm ⁻¹ 反映 MoS2 层数。该值大于单层MoS2 [42,43,44]，而小于块体[45,46,47]，表明合成了少层MoS2。

MoS2 层的 AFM 图像a 没有 Pd 装饰，和 b 具有 5 纳米 Pd 装饰。 c Si 衬底上 Pd 装饰的 MoS2 层的 HRTEM 图像。红色箭头表示两个 Pd 纳米粒子之间的间隙。 d 放大的 HRTEM 图像。 e 样品不同区域在Si上生长的MoS2层的典型拉曼光谱

为了证明 Pd 装饰的 MoS2 薄膜的传输特性，电阻率 (ρ ) 温度 (T ) 研究了在 300 nm SiO2/Si 衬底上生长的不同样品，如图 3 所示。图 3a 显示了 ρ -T 几层 MoS2 的曲线和插图显示了使用范德堡技术测量的示意图。 MoS2 的电阻率随着测量温度的升高而降低，这与其半导体性质一致。图 3b 显示了 ρ -T 5-nm Pd 层的曲线和插图显示 ρ -T 10 nm Pd 层的曲线。由于不连续性，5nm Pd层的电阻率随温度升高而降低，表现出半导体特性。当 Pd 层增加到 10 nm 时，电阻率随着温度的升高而增加，如插图所示。这符合金属特性，意味着当 Pd 从 5 nm 增加到 10 nm 时，Pd 层变得连续。当几层 MoS2 被 5-nm Pd 装饰时，它的 ρ -T 曲线如图3c所示。 Pd修饰的MoS2薄膜表现出半导体特性，其电阻率随着温度的升高而降低。此外，Pd 装饰的 MoS2 薄膜的电阻率约为 1.1 Ω cm。该值远小于单层 MoS2 和 5-nm Pd 层的值，分别为 29.6 和 9.5 Ω cm。 Pd 装饰的 MoS2 薄膜电阻率的大幅下降必须是由 Pd 层和界面处少层 MoS2 之间的有效连接引起的。图 3d 进一步显示了 Pd 装饰的 MoS2 薄膜的电阻率对 Pd 层厚度的依赖性（d 钯 ）。 Pd修饰的MoS2薄膜的电阻率随着Pd厚度的增加而降低，当d时，观察到电阻率急剧下降 钯> 5 纳米。这意味着当 d 时，不连续的 Pd 纳米粒子在少层 MoS2 表面达到最大覆盖率 钯 大约是 5 nm。

在 300 nm SiO2/Si 衬底上生长的不同样品的电阻率-温度曲线。 一 少层 MoS2。插图显示了测量的示意图。 b 5 纳米 Pd 层。插图显示了 ρ -T 10 nm Pd 层的曲线。 c 5 纳米 Pd 装饰的 MoS2 层。 d Pd修饰的MoS2层的电阻率随Pd厚度的变化

图 4a 显示了 Pd 修饰的 MoS2/SiO2/Si 结在室温和 d 下的 I-V 曲线 钯 =5.0 纳米。插图显示了测量的示意图。从图中可以看出，结表现出明显的整流行为。图 4b 显示了少层 MoS2 薄膜的 UPS 光谱。功函数 (W ) 由最高结合能的截止值与激发辐射的光子能量之间的差异计算得出 [48]，~ 5.53 eV。距离 (E p ) 价带 (E V ) 和费米能级 (E F ) 从起始能量中提取 MoS2 薄膜，如插图所示，~ 0.48 eV。从 MoS2 薄膜的透射光谱（附加文件 1：图 S2），（αhν ) ² 绘制为光子能量的函数 hν 在图4c中，其中h , ν , 和 α 分别代表普朗克常数、光子频率和吸收系数 [49]。带隙 (E g ) 由 hν 上的线的截距决定 轴，E g =1.48 eV。因此，p 可以证明生长的 MoS2 膜的 型行为。霍尔测量进一步表明空穴型载流子的浓度和迁移率约为4.38 × 10 ¹⁵ /cm ³ 和 11.3 厘米 ² /Vs，分别。 p 型特性可能是由其他气体分子的吸附引起的 [39]。基于以上结果，得到了少层 MoS2 薄膜和 n 的孤立能带图 -Si 被构建，如图 4d 所示。图中，W =4.21 eV, E g =1.12 eV，并且 E p n =0.92 eV -Si 被使用 [50]。此外，作为硅衬底表面钝化层的 SiO2 层并入到能带图中的界面中。当 Pd 修饰的 MoS2 薄膜沉积在 Si 衬底上时，由于 E 较高，电子从衬底流入界面处的薄膜 F 的Si。当费米能级相等且 Pd 修饰的 MoS2/Si p-n 时，流动过程停止 制造结，如图4d所示。结果，内置电场 (V 双 ) 在界面附近形成，其方向从衬底指向 MoS2。因此，从图 4a 中的 I-V 曲线可以观察到不对称特性和明显的整流特性。在半导体异质结[51]中，反向电流可以描述为

一 Pd 装饰的 MoS2/Si 异质结的 I-V 特性。插图显示了测量的示意图。 b Si 衬底上 MoS2 层的 UPS 光谱。 c (αhν的曲线 ) ² 对比 hν MoS2 层。接触前 MoS2/Si 界面的能带图 (d ) 和接触后 (e )

其中我 - , q , k 0 , 和 T 代表反向电流、电子电荷、玻尔兹曼常数和温度。因此，Pd 装饰的 MoS2/Si p-n 的电流 可以通过调整内置场 V 来改变结点 双 .

图 5a 显示了 Pd(5.0 nm) 装饰的少层 MoS2/SiO2/Si p-n 的测量 I-V 曲线的半对数图 分别在空气中和在室温下纯 H2 中结点。从图中可以看出在反向电压范围内有明显的H2感应特性。灵敏度 (S ) 定义为

一 Pd 修饰的 MoS2/Si 异质结的 LgI~V 曲线。 b 我 对比 t Pd 装饰的 MoS2/Si 异质结在 - 1.0 V 和 RT 下暴露于纯 H2 的图。 c , d 分别放大了传感曲线的响应和恢复边缘。响应时间 (t res) 是响应从总电流变化的 10% 上升到 90% 的时间间隔。恢复时间 (t rec) 是响应从总电流变化的 90% 衰减到 10% 的时间间隔

其中我 H2 和我 air 分别代表 H2 和空气条件下的电流。在 − 1.0 V 时，S 经计算，~ 9.2 × 10 ³ %。该值远大于单个 Pd 装饰的少层 MoS2 传感器的结果（仅 35.3%）[32]。相比之下，在我们的实验中，没有 Pd 装饰的几层 MoS2/SiO2/Si 异质结和没有几层 MoS2 的 5-nm Pd/SiO2/Si 异质结的灵敏度仅为 15% 和 133%（附加文件 1：图 S3） ， 分别。因此，由于 Pd 纳米粒子和少层 MoS2 之间的有效连接，H2 传感特性可以大大增强。当 Pd 修饰的 MoS2 暴露在 H2 上时，作为敏感层的 Pd 纳米颗粒与氢分子反应并形成氢化钯 (PdHx) [52]。因此，大量电子从 Pd 层释放并注入 MoS2 薄膜，导致空穴型载流子得到补偿，空穴浓度降低。这会导致 MoS2 薄膜的费米能级相应地向导带移动，并且由 V 引起的势垒高度 双 在 MoS2/Si 界面处减少。根据方程。 2、器件暴露于 H2 后结电流增加。当异质结正偏压时，传感特性比负偏压范围差很多，如图所示。在正电压范围内，大量电子从 Si 衬底注入 MoS2 层。在这种情况下，来自 PdHx 的电子对 MoS2 层的电子浓度几乎没有影响。因此，异质结在正范围内表现出不明显的传感特性。图 5b 显示了 Pd 装饰的 MoS2/SiO2/Si 传感器在 - 1.0 V 和 RT 的 H2 条件下的可再现电流变化。当条件在空气和 H2 之间交替变化时，会显示传感器的两种不同电流状态，分别是空气中的“高”电流状态和 H2 中的“低”电流状态。如图所示，“高”和“低”状态均稳定且可逆。响应和恢复速度分别通过传感曲线的上升沿和下降沿进行评估，如图 5c、d 所示。响应时间 (t res) 定义为电流从总变化的 10% 上升到 90% 的时间间隔和恢复时间 (t rec) 是电流从总变化的 90% 衰减到 10% 的时间间隔。从图中可以估计响应和恢复分别为 10.7 和 8.3 秒。值得注意的是，Pd 修饰的 MoS2/SiO2/Si 传感器的快速响应和恢复是 H2 传感器在 RT [2,3,4,5] 中取得的最佳结果之一。在传感过程中，基于以下三个方面的少层 MoS2 至关重要：(i) 2D MoS2 层提供高表面积与体积比，并作为 Pd 纳米颗粒连接的平台，这可以保证传感器对 H2 暴露高度敏感。 (ii) 层状结构为从 Pd 纳米粒子注入的电子提供了大的存储空间。这可以显着提高制造的传感器的灵敏度。相比之下，在单层石墨烯传感器中，灵敏度可能会受到注入载流子的低存储空间的限制。 (iii) 如图 2c、d 所示，由于其连续特性，MoS2 层为注入的载流子的传输提供了高速路径。因此，可以实现高响应和恢复速度。

图 6a 显示了 Pd 修饰的 MoS2/SiO2/Si 传感器在 - 1.0 V 下 H2 浓度从 0.5% 到 5.0% 变化时的动态响应。插图显示了传感器在 H2 浓度为 0.5% 时的放大传感曲线。即使在 0.5% 的低浓度下，传感器在每个 H2 水平下也表现出显着的响应。从图中可以看出响应对 H2 水平的强烈依赖性。图 6b 进一步显示了响应时间和恢复时间分别作为 H2 浓度的函数。如图所示，均 t res 和 t rec 随着 H2 水平的降低而不断增加。当 H2 浓度从 5.0% 降低到 0.5% 时，t res 从 21.7 增加到 36.8 s 和 t rec 从 15.5 秒增加到 35.3 秒。图 6c 显示了传感器灵敏度对 H2 水平的依赖性。该传感器的灵敏度与 H2 浓度之间几乎呈线性相关。当传感器暴露于 5% 的 H2 浓度时，S 大约是 4.3 × 10 ³ %。随着 H2 水平的降低，S 逐渐减少，这是由于 Pd 纳米颗粒吸收的氢分子数量减少所致。在0.5%的H2浓度下，S 减少到 5.7 × 10 ² %。

一 Pd 装饰的 MoS2/Si 异质结对随后在 - 1.0 V 下从 0.5% 到 5% 变化的 H2 的动态响应。插图显示了在 0.5% 的 H2 下异质结传感特性的放大图像。 b t 的依赖 res 和 t 考虑 H2 浓度。 c 异质结传感响应对H2浓度的依赖性

Pd 厚度是控制 Pd 纳米粒子密度并进一步决定传感性能的关键因素。图 7a-d 显示了不同 Pd 厚度的 Pd 修饰的 MoS2/SiO2/Si 传感器的传感曲线，d 钯 =~ 1.0、~ 5.0、~ 10.0 和~ 30.0 nm。如图所示，各传感器对H2表现出明显的传感特性。图 7e、f 显示了作为 Pd 厚度函数的传感器的灵敏度和响应时间。图 7g​​-i 显示了 H2 在不同 Pd 厚度的 Pd 装饰的 MoS2/SiO2/Si 异质结上的反应示意图。当 Pd 层很薄时，例如 1.0 nm，少层 MoS2 上的 Pd 颗粒不清晰（附加文件 1：图 S1）并且 Pd 纳米颗粒的覆盖密度可能非常低，如图 3 所示。 7克。在这种情况下，传感器表现出对H2的传感特性，但得到的灵敏度仅为120.7%，响应速度较慢，约为58.1 s。随着 Pd 厚度的增加，Pd 纳米颗粒在少层 MoS2 表面的覆盖密度增加，如图 7h 所示。由于接触面积的增加，大量的 H2 分子可以与 Pd 纳米粒子快速反应，并且大量的电子被释放到少层的 MoS2 中。因此，传感器的灵敏度逐渐增加，如图 7e 所示。当 d 钯 =5.0 nm，传感器表现出最大S ~ 9.2 × 10 ³ 的值 % 具有 10.7 秒的快速响应。因此，改进的传感特性可归因于 Pd 纳米颗粒的覆盖范围增加。然而，当 Pd 厚度进一步增加时，传感器的灵敏度会降低。在厚 Pd 层中，例如 d 钯 =30.0 nm，Pd 层变得连续，Pd 纳米粒子的数量大大减少，如附加文件 1 所示：图 S1。这导致器件表面与环境 H2 之间的接触面积减小，从而导致灵敏度降低。当 d 钯 =30.0 nm, S =1.5 × 10 ³ %。从图 7c、d，明显的电荷积累表明 I 空气和我 H2 在具有厚 Pd 层的传感器的传感曲线中可以看到在整个曝光持续时间内呈现负斜率 [47]。对于具有较薄 Pd 层 (d 钯 =1.0、3.0 和 5.0 纳米）。由于电荷积累，当 d 时，传感器的响应时间增加 钯> 5.0 nm，如图7f所示。因此，~ 5.0 nm 是 Pd 纳米颗粒覆盖率最高的传感器的优化 Pd 厚度，以实现最佳传感特性。

分别具有不同 Pd 厚度的 Pd 装饰的 MoS2/Si 异质结的传感特性。 一 d 钯 =~ 1.0 nm, b d 钯 =~ 5.0 nm, c d 钯 =~ 10.0 nm, 和 d d 钯 =~30.0 纳米。 e , f 异质结的灵敏度和响应时间分别取决于 Pd 厚度。 g –我 H2在不同Pd厚度修饰的MoS2/Si异质结上反应示意图

结论

总之，通过直流磁控溅射技术在 Si 衬底上生长少层 MoS2 薄膜，并在 MoS2 表面进一步合成 Pd 纳米颗粒以促进 H2 的检测。由于Pd纳米颗粒在器件表面的装饰，特别是少层MoS2薄膜独特的微观结构特征和优异的传输性能，所制造的传感器具有9.2 × 10 ³ 的高灵敏度 % 在纯 H2 中具有 10.7 秒的快速响应和 8.3 秒的回收率。 Additionally, the H2 sensing properties of the sensors are dependent largely on the size of the Pd layer and ~ 5.0 nm is the optimized thickness for the Pd-decorated MoS2/SiO2/Si junction to obtain the best sensing properties. The results indicate that sputtered Pd-decorated few-layer MoS2 combined with SiO2/Si semiconductors hold great promise for the scalable fabrication of high-performance H2 sensors.

Abbreviations

AFM:

Atomic force microscope

d Pd :

Thickness of the Pd layer

E C :

Conduction band level

E F :

Fermi energy level

E g :

Energy band gap

E p :

Distance between E V and E F

E V :

Valence band level

HRTEM:

High-resolution transmission electron microscopy

MoS2 :

Molybdenum disulfide

RMS:

Root-mean-square roughness

t rec :

Recovery time for the sensor

t res :

Response time for the sensor

UPS:

Ultraviolet photoelectron spectroscopy

V bi :

Built-in electrical field

W :

Work function

XPS:

X-ray photoemission spectroscopy