Fabrication and device characterization of MoS2 rectifying junctions

The isolation of graphene in 2004 has risen a great interest in two-dimensional materials. Their extraordinary properties have been studied and applied to many different fields. Among all 2D materials, transition metals dichalcogenides (TMDCs) assume particular importance. They allow the development of various electronic applications thanks to their electronic properties and low dimensionality. The TMDCs include molybdenum disulfide, MoS2, which usually appears to be an n-type semiconductor. Even though many efforts have been made to control the doping of this material, it is still a challenge turning MoS2 into a p-type semiconductor. In the present work, developed at L-NESS laboratory in Como, a rectifying junction entirely made of MoS2 with a record rectification ratio above 10^4 was fabricated and tested. Our results open up the possibility to integrate the MoS2 diodes into fully 2-dimensional circuits.

L’isolamento del grafene nel 2004 ha suscitato grande interesse per i materiali bidimensionali. Le loro straordinarie proprietà sono state applicate in innumerevoli campi. Tra tutti i materiali 2D, i dicalcogenuri dei metalli di transizione (TMDC) assumono particolare rilevanza, dal momento che, grazie alla loro bassa dimensionalità e alle loro proprietà elettroniche, consentono di sviluppare svariate applicazioni elettroniche. I TMDC includono il disolfuro di molibdeno, MoS2, che generalmente presenta un comportamento di tipo n. Anche se sono stati compiuti numerosi sforzi per controllare il drogaggio di tale materiale, rimane tutt’ora una sfida trasformare l’MoS2 in un semiconduttore di tipo p. Nel presente lavoro, sviluppato presso il laboratorio L-NESS di Como, sono state fabbricate e testate delle giunzioni raddrizzanti costruite totalmente con MoS2, le quali presentano un rapporto di raddrizzamento record superiore a 10^4. I nostri risultati hanno aperto la possibilità di integrare i diodi in MoS2 in un circuito interamente bidimensionale.