Effect van gemakkelijke p-doping op elektrische en opto-elektronische kenmerken van ambipolaire WSe2-veldeffecttransistoren

Resultaten en discussie

Afbeelding 1a toont de optische beelden van een WSe₂ vlok en een gefabriceerde WSe₂ FET. De WSe₂ vlok werd mechanisch geëxfolieerd van een bulk WSe₂ kristal en overgebracht op een 270 nm dikke SiO₂ oppervlak op een zwaar gedoteerde p++ Si-wafer die werd gebruikt als de achterpoort van de FET. Titanium-metaalpatronen die als source- en drain-elektroden werden gebruikt, werden afgezet op de WSe₂ oppervlakte. Het gedetailleerde fabricageproces van het apparaat wordt uitgelegd in het aanvullende bestand 1:Afbeelding S1. Een schema van de gefabriceerde ambipolaire WSe₂ FET wordt getoond in figuur 1b. Alle elektrische en fotoschakelende eigenschappen van WSe₂ FET's werden gemeten in vacuüm (~ 3,5 × 10 ⁻³ Torr) aangezien de zuurstof- en watermoleculen in de lucht de eigenschappen van de WSe₂ kunnen beïnvloeden FET's. Er is bijvoorbeeld gemeld dat het halfgeleidende type WSe₂ FET's kunnen worden gewijzigd van n- naar p-type door blootstelling aan lucht [25]. Een atomic force microscopie (AFM) afbeelding van de WSe₂ vlok wordt weergegeven in Fig. 1c met het topografische dwarsdoorsnedeprofiel. De gemeten dikte van de Wse₂ vlok over de blauwe lijn bleek ~-1,2 nm te zijn (een inzetgrafiek in figuur 1c), overeenkomend met dubbellaagse WSe₂ (de dikte van een monolaag WSe₂ is ~~0,7 nm) [16]. Figuur 1d toont het Raman-spectrum van een WSE₂ met twee duidelijke pieken (de piek op 520 cm ⁻¹ wordt toegewezen aan het Si-substraat). De Raman-piek op 245 cm ⁻¹ komt overeen met de in-plane (E ¹ _2g modus) of buiten het vliegtuig (A_1g modus) trillingen van WSe₂ , en de Raman-piek op 308 cm ⁻¹ komt overeen met de B ¹ _2g modus die alleen verschijnt in meerlaagse Wse₂ vanwege de extra interactie tussen de lagen [26]. Deze bevinding zorgt voor de goede kwaliteit van de WSe₂ vlok gebruikt in deze experimenten. De E ¹ _2g en A_1g pieken van WSe₂ konden in deze studie niet worden onderscheiden door het Raman-spectroscopie-instrument omdat ze bijna gedegenereerd zijn [27]. Figuur 1e toont de overdrachtscurve (bron-afvoerstroom versus poortspanning; I _DS -V _GS curve) van de ambipolaire WSe₂ FET. Zo'n ambipolair transportgedrag van een WSe₂ FET is te wijten aan het aantal WSe₂ lagen (dubbellaag) die het belangrijkste dragertype in FET kunnen bepalen [28, 29].

een Optische beelden van een WSe₂ vlok (links) en gefabriceerde WSe₂ FET (rechts). b Schema van de gefabriceerde WSe₂ FET met Ti-contacten. c AFM-afbeelding en d Raman-spectra van WSe₂ . e Ik _DS -V _GS krommen van de ambipolaire WSe₂ FET

Afbeelding 2a toont de I _DS -V _GS curven van de Wse₂ FET voor en na een thermische gloeiing in omgevingstemperatuur bij 200 ° C gedurende 1 uur. De uitgangscurven (bron-afvoerstroom versus bron-afvoerspanning; I _DS -V _DS curve) van dezelfde WSe₂ FET voor en na het gloeien worden weergegeven in het aanvullende bestand 1:figuur S2. Hierbij worden een aantal punten opgemerkt. Ten eerste de spanning waarbij het type van de meerderheidsdragers verandert (V _{n ↔p} ) verschoven van -15 naar -5 V na het uitgloeien in omgevingstemperatuur (weergegeven door de groene pijl in figuur 2a). Ten tweede, de ik _DS aanzienlijk toegenomen bij de V _GS waar de meerderheidsdragers gaten zijn (V _GS <V _{n ↔p} ) en afgenomen bij de V _GS waarbij de meerderheidsdragers elektronen zijn (V _GS > V _{n ↔p} ) na het uitgloeien (weergegeven door de blauwe pijlen in Fig. 2a). Dit gedrag wordt toegeschreven aan de WO₃ laag gevormd door het uitgloeien dat p-doping introduceert in de WSe₂ FET's [20]. Ten derde nam na het uitgloeien de mobiliteit van de gaten toe van 0,13 tot 1,3 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ , en de elektronenmobiliteit nam af van 5,5 naar 0,69 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ . We gebruikten de formule μ =(dik _DS /dV _GS ) × [L /(WC _ik V _DS )] om de vervoerdermobiliteit te berekenen, waarbij L (~ 1,5 m) is de kanaallengte, W (~-2,8 m) is de kanaalbreedte, en C _ik =ε ₀ ε _r /d =1,3 × 10 ⁻⁴ F m ⁻² is de capaciteit tussen WSe₂ en de p++ Si-wafel per oppervlakte-eenheid. Hier, ε _r (~ 3.9) is de diëlektrische constante van SiO₂ en d (270 nm) is de dikte van de SiO₂ laag. Deze veranderingen in de elektrische eigenschappen na het gloeien kunnen duidelijker worden waargenomen in de contourplots die de I laten zien _DS als een functie van V _GS en V _DS voor (bovenste paneel) en na (onderste paneel) het gloeien in omgevingstemperatuur (Fig. 2b). Deze contourplots zijn gemaakt op basis van veel I _DS -V _GS krommen gemeten in de V _GS bereik van − 70 tot 70 V met een stap van 1,25 V en V _DS bereik van 3 tot 6 V met een stap van 0,25 V. De blauwe gebieden in de contourgrafieken verschoven naar de positieve V _GS richting na het gloeien. Deze verschuiving komt overeen met de verschuiving van de overdrachtscurve die wordt weergegeven door de groene pijl in figuur 2a. De verandering in de kleur bij de positieve en negatieve V _GS (Fig. 2b) na het uitgloeien geeft de verandering in de kanaalstroom van de WSe₂ aan FET (Fig. 2a). Andere WSe₂ FET's vertoonden ook dezelfde verandering in de elektrische eigenschappen na gloeien in omgevingstemperatuur (zie aanvullend bestand 1:figuren S3 en S4 in het aanvullende bestand). Trouwens, de verandering van elektrische eigenschappen door het uitgloeien van de Wse₂ FET in vacuüm (~ 4,5 × 10 ⁻⁴ Torr) bij 200 ° C gedurende 1 uur werd onderzocht (Fig. 2c, d). In tegenstelling tot de resultaten van de FET gegloeid in ambient, is de I _DS verhoogd bij beide V _GS voorwaarden van V _GS > V _{n ↔p} en V _GS <V _{n ↔p} . De verhoogde I _DS verkregen door uitgloeien in vacuüm wordt toegeschreven aan de verbeterde WSe₂ -Ti contacten zonder vorming van WO₃ [30]. Uit de vergelijkingsresultaten kan worden verwacht dat p-doping werd geïntroduceerd door interactie met de zuurstofmoleculen tijdens het uitgloeien in omgevingstemperatuur. De oorsprong van de verandering in de elektrische kenmerken wordt nader besproken via de analyse van XPS-gegevens.

een , c Ik _DS -V _GS krommen op de semilogaritmische schaal van een WSe₂ FET vóór gloeien en na gloeien bij 200 ° C gedurende 1 uur. b , d Contourplots van I _DS als een functie van V _GS en V _DS voor gloeien (bovenste paneel) en na gloeien bij 200 °C gedurende 1 uur (onderste paneel)

Vervolgens hebben we de fotoschakelkarakteristieken van de WSe₂ . gemeten FET voor en na het thermisch gloeien in omgevingstemperatuur (Fig. 3a, b). De elektrische kenmerken van deze FET zijn weergegeven in het Aanvullend bestand 1:Figuur S3. De laser is gestraald op de WSe₂ FET en werd uitgeschakeld toen de source-drain-stroom verzadigd leek te raken. Merk op dat de fotoswitching-experimenten werden uitgevoerd op een vaste V _GS =0 V, V _DS =10 V, de lasergolflengte van 405 nm en de laservermogensdichtheid van 11 mW/cm ² . Figuur 3a, b toont respectievelijk de fotoschakelkarakteristieken voor en na het uitgloeien in omgevingstemperatuur. In deze studie is de stijgtijdconstante (τ _stijgen ) wordt gedefinieerd als de tijd die nodig is voor de fotostroom (verschil tussen de stromen gemeten in het donker en onder bestraling, d.w.z. I _ph =Ik _irra – Ik _donker ) om te veranderen van 10 naar 90% van het maximum, en de vervaltijd (τ _verval ) is het tijdstip waarop de fotostroom afneemt tot 1/e van zijn beginwaarde. De paarse gebieden in Fig. 3a, b geven de tijd onder de laserbestraling aan. We hebben een dramatische verandering waargenomen in de reactietijden van fotoswitching van de WSe₂ FET na het thermisch gloeien. Beide τ _stijgen en τ _verval daalde van respectievelijk 92,2 en 57,6 s tot minder dan 0,15 s en 0,33 s (overeenkomend met de daling van respectievelijk meer dan 610 keer en 170 keer). Merk op dat τ _stijgen en τ _verval nadat het gloeien niet precies kon worden gemeten vanwege instrumentbeperkingen. Om te verifiëren dat de verandering in de reactietijden voor fotoschakeling te wijten is aan het effect van de oxidatie van de Wse₂ lagen, vergeleken we het fotoschakelgedrag van de WSe₂ FET voor en na thermisch uitgloeien in vacuüm (~ 4,5 × 10 ⁻⁴ Torr) bij 200 ° C gedurende 1 uur (Fig. 3c, d). In tegenstelling tot de dramatische afname van de fotoswitching-responstijden voor de FET gegloeid in omgevingstemperatuur, zijn relatief kleine veranderingen van τ _stijgen (van 148 tot 131 s) en τ _verval (van 166 tot 102 s) werden waargenomen voor het monster dat in vacuüm was gegloeid. Dit resultaat geeft aan dat de oxidatie van de WSe₂ oppervlak door uitgloeien in omgevingstemperatuur is een belangrijke oorzaak voor de snelle fotoschakelreactie. De reden van het verbeterde fotoschakelgedrag door uitgloeien in omgevingstemperatuur is dat de roostermismatch tussen de WSe₂ en WO₃ structuren bieden vallen en recombinatieplaatsen in de bandgap van WSe₂ , dat de recombinatieprocessen van fotogegenereerde dragers kan bevorderen.

Fotowisselende reacties van ambipolaire WSe₂ FET's a , c voor en na het gloeien b in omgevingstemperatuur bij 200 °C gedurende 1 uur en d respectievelijk in vacuüm. Alle gegevens zijn gemeten bij V _GS =0 V en V _DS =10 V

Bovendien, voor het verdere onderzoek naar de oorsprong van langdurige fotoschakelkarakteristieken na het uitschakelen van de laser, de fotoschakelkarakteristieken bij verschillende V _GS werden onderzocht (Fig. 4). De elektrische kenmerken van deze FET zijn weergegeven in het Aanvullend bestand 1:Figuur S4. De toegepaste V _GS =5 V, V _GS =− 15 V, en V _GS =− 90 V komt overeen met het bereik van V _GS > V _{n ↔p} , V _GS ~ V _{n ↔p} , en V _GS <V _{n ↔p} , respectievelijk. Een opmerkelijk punt is dat de reacties bij het wisselen van foto's sterk afhankelijk waren van het bereik van V _GS of het nu gegloeid is of niet. Als afnemende V _GS van 5 tot -90 V in het geval van vóór het uitgloeien, verdwijnt de langdurige fotogeleiding (gemarkeerd als gestippelde cirkels in Fig. 4) bij V _GS =− 15 V (Fig. 4c) en verscheen toen weer bij V _GS =-90 V (Fig. 4e). Deze V _GS -afhankelijke fotoschakelkarakteristieken zijn voornamelijk te wijten aan de veranderde ladingsdragerdynamiek door de toegepaste V _GS [31]. Afhankelijk van de toegepaste V _GS die de locatie van Fermi-niveau beïnvloeden (E_F ), kan de hoeveelheid geïnjecteerde dragers na het uitschakelen van de bestraling worden bepaald (Aanvullend bestand 1:Figuur S5) [31]. We hebben de banddiagrammen voorgesteld om deze complexe V . uit te leggen _GS -afhankelijke fotoschakelkenmerken in detail wanneer de bestraling wordt in- en uitgeschakeld (zie paragraaf 4 in aanvullend bestand 1).

een W en b Se pieken in XPS-spectra van WSe₂ voor en na gloeien in omgevingstemperatuur bij 250 ° C gedurende 1 uur en 5 uur. c Schema's van de structurele veranderingen in de WSe₂ veroorzaakt door thermisch gloeien in omgevingstemperatuur

Figuur 4a, b laat zien dat de fotoschakelkarakteristieken verbeterden bij V _GS =5 V (V _GS > V _{n ↔p} ) door het thermisch uitgloeien, wat in overeenstemming is met de resultaten in Fig. 3. Dit gedrag kan ook worden verklaard door de bevorderde recombinatieprocessen op de geïnduceerde recombinatieplaatsen tussen Wse₂ en WO₃ koppel. Het PL-resultaat toonde het bestaan ​​aan van niet-stralingsrecombinatieplaatsen op WO₃ /WSe₂ , waarover later zal worden gesproken. Bij V _GS =− 15 V (V _GS ~ V _{n ↔p} ), konden we de duidelijke verandering na het thermisch uitgloeien niet waarnemen vanwege de zeer snelle fotoschakelkenmerken (figuur 4c, d). Dit snelle fotowisselgedrag is afkomstig van de locatie van E_F in het midden van WSe₂ bandgap, die de injectie van extra lading onderdrukt na het uitschakelen van de bestraling (zie paragraaf 4 in Aanvullend bestand 1 voor details). Voor het geval van V _GS =− 90 V (Fig. 4e, f), τ _verval en τ _lang werden respectievelijk gehandhaafd en verkort, hoewel de stroom na het uitgloeien veel hoger was dan die vóór het uitgloeien (meer dan 20 keer). Belangrijk is dat er een wisselwerking is tussen de foto-geïnduceerde stroom- en vervaltijdconstanten in fototransistoren, omdat de gevangen fotogegenereerde minderheidsdragers een extra elektrisch veld kunnen produceren, wat leidt tot een verhoogde kanaalstroom en een continue ladingsinjectie vereist, zelfs na de bestraling. is uitgeschakeld [32, 33]. In dit opzicht is het behoud van τ _verval en verkort τ _lang ondanks de aanzienlijk verhoogde foto-geïnduceerde stroom betekent de verbeterde fotoschakelkarakteristieken door het uitgloeien in omgevingstemperatuur zoals getoond in Fig. 4e, f. Over τ _stijgen , de locatie van E_F beweegt naar de valentieband door p-doping, waardoor de niet-ladingsneutraliteit sterker wordt vanwege de verminderde gatenvalplaatsen waar de fotogegenereerde gaten kunnen innemen (aanvullend bestand 1:figuur S6a). Vanwege de sterke niet-ladingsneutraliteit, worden onder de bestraling meer ladingen geïnjecteerd om aan de ladingsneutraliteit te voldoen. En fotogegenereerde dragers zullen meer verstrooiing ondergaan met vrije dragers terwijl ze door het kanaal gaan om bij te dragen aan de fotostroom, zodat τ _stijgen tijd kan langer worden. Om die reden is de τ _stijgen wordt langer bij V _GS =− 90 V na thermisch gloeien zoals getoond in Fig. 4e, f (zie paragraaf 4 in Aanvullend bestand 1 voor meer details).

Figuur 5a, b toont de XPS-analyses om de veranderingen in de elementaire samenstelling van de WSe₂ te onderzoeken door de thermische gloeiing in ambient. Hoewel het gloeien bij 200 ° C gedurende 1 uur voldoende was om zowel de elektrische als de fotoschakelkarakteristieken te veranderen, zoals getoond in Fig. 2 en 3 waren deze gloeitemperatuur en -tijd niet voldoende om de verandering in de elementaire samenstelling van de WSe₂ waar te nemen . Dus de mechanisch geëxfolieerde WSe₂ vlokken werden gegloeid bij 250 ° C gedurende 1 uur en 5 uur in omgevingstemperatuur voor XPS-analyses zoals getoond in Fig. 5a, b. Opgemerkt moet worden dat de intensiteiten van de twee wolfraampieken (aangeduid als W ⁶⁺ in Fig. 5a) bij de bindingsenergieën van 35,5 eV en 37,8 eV namen geleidelijk toe met een langere gloeitijd, terwijl er geen veranderingen werden waargenomen in de intensiteit van de seleniumpieken. De wolfraampieken van W ⁶⁺ gegenereerd door het thermisch uitgloeien duiden op de vorming van WO₃ vanwege de reactie van WSe₂ met zuurstof in lucht tijdens het gloeien [20, 34]. Aan de andere kant is de vorming van seleniumoxiden, zoals Se₂ O₃ , was niet merkbaar (Fig. 5b). Figuur 5c toont de schematische weergave van de microscopische structuur voor en na WSe₂ oxidatie door gloeien, en die zijn getekend op basis van de werkelijke geometrische structuur van WSe₂ en kubieke WO₃ (W-Se-bindingslengte van 2,53 A, Se-Se-bindingslengte van 3,34 A en W-O-bindingslengte van 1,93 A) [20, 35, 36]. Sinds WSe₂ heeft een hexagonale structuur, terwijl WO₃ heeft een kubische structuur, de WSe₂ -WO₃ structuur is een gewatteerde heterojunctie in het vlak, zoals weergegeven in figuur 5c [20]. Daarom kan de oorsprong van de veranderde elektrische eigenschappen na het uitgloeien in omgevingstemperatuur (Fig. 2a, b) worden verklaard door de vorming van WO₃ . De gevormde WO₃ kan dienen als acceptant vanwege het verschil tussen de werkfuncties van WSe₂ (~ 4.4 eV) en WO₃ (~ 6.7 eV) die aanleiding geeft tot de verhoogde I _DS in de min V _GS regio (V _GS <V _{n ↔p} ) en de verminderde I _DS in de positieve V _GS regio (V _GS > V _{n ↔p} ) [20, 37, 38]. Net als bij onze resultaten zijn er verschillende rapporten geweest dat een WO₃ laag die ofwel is afgezet op of ingebed in een WSe₂ sheet introduceerde p-doping in een WSe₂ FET [20,21,22].

een Raman-spectra van de WSe₂ na gloeien in omgevingstemperatuur bij 200 ° C gedurende 60 min (zwarte lijn), bij 350 ° C gedurende 60 min (rode lijn) en bij 500 ° C gedurende 5 min (blauwe lijn). Inzetbeelden komen overeen met de optische beelden voor en na respectievelijk gloeien in 500 °C. Schaalbalk =15 m. b Raman-afbeeldingen na uitgloeien bij 500 °C, integratie met banden op 712 cm ⁻¹ en 806 cm ⁻¹ , respectievelijk. Schaalbalk =10 m. c Optische bandgap van de Wse₂ voor, na gloeien in omgevingstemperatuur bij 250 ° C gedurende 30 minuten en gedurende 60 minuten. Een inzetbeeld is het optische beeld van een enkellaagse Wse₂ vlok (aangeduid als monster 1) met schaalbalk =10 m. d Maximale PL-intensiteit en bijbehorende PL-mappingbeelden met een schaalbalk van 10 μm

We hebben Raman- en PL-spectroscopie-experimenten uitgevoerd om de optische invloed te onderzoeken door de vorming van WO₃ . Figuur 6a toont Raman-spectra van de WSe₂ na het gloeien in omgevingstemperatuur bij 200 ° C gedurende 60 min (zwarte lijn), bij 350 ° C gedurende 60 min (rode lijn) en bij 500 ° C gedurende 5 min (blauwe lijn). Het verschijnen van nieuwe pieken rond 712 cm ⁻¹ en 806 cm ⁻¹ door gloeien bij 500 °C, die zeer dicht bij de Raman-pieken van WO₃ liggen (709 cm ⁻¹ en 810 cm ⁻¹ ) [39], steun de vorming van WO₃ laag op WSe₂ oppervlakte. Inzetbeelden zijn de optische beelden voor en na het gloeien bij 500 °C gedurende 5 minuten. Raman-afbeeldingen die zijn geïntegreerd met de banden van 712 cm ⁻¹ en 806 cm ⁻¹ in Fig. 6b toont de uniforme WO₃ formatie op WSe₂ oppervlak.

een Raman-spectra van de WSe₂ na gloeien in omgevingstemperatuur bij 200 ° C gedurende 60 min (zwarte lijn), bij 350 ° C gedurende 60 min (rode lijn) en bij 500 ° C gedurende 5 min (blauwe lijn). Inzetbeelden komen overeen met de optische beelden voor en na respectievelijk gloeien in 500 °C. Schaalbalk =15 m. b Raman-afbeeldingen na uitgloeien bij 500 °C, integratie met banden op 712 cm ⁻¹ en 806 cm ⁻¹ , respectievelijk. Schaalbalk =10 m. c Optische bandgap van de Wse₂ voor, na gloeien in omgevingstemperatuur bij 250 ° C gedurende 30 minuten en gedurende 60 minuten. Een inzetbeeld is het optische beeld van een enkellaagse Wse₂ vlok (aangeduid als monster 1) met schaalbalk =10 m. d Maximale PL-intensiteit en bijbehorende PL-mappingbeelden met een schaalbalk van 10 μm

PL-spectroscopie-analyse werd uitgevoerd voor twee verschillende monolaag WSe₂ vlokken (aangeduid als monster 1 en monster 2) zoals weergegeven in Fig. 6c. De inzet van Fig. 6c komt overeen met een optisch beeld van monster 1. Elke WSe₂ vlokken werden gedurende 30 minuten en 60 minuten bij 250 ° C in omgevingstemperatuur gegloeid. De optische en PL-mapping-afbeeldingen van de andere monolaag WSe₂ vlok (aangeduid als monster 2) zijn te vinden in het aanvullende bestand 1:figuur S7. Naarmate de uitgloeitijd toenam, werden de optische bandgaps van de WSe₂ werd breder. De optische bandgap werd geëxtraheerd uit de fotonenergie van de maximale intensiteit in het PL-spectrum omdat die overeenkomt met de resonantiefluorescentie afkomstig van de bandgap. Terwijl de optische bandgap van monster 1 werd gemeten als ~-1,60 eV vóór het uitgloeien, wat overeenkomt met de bandgap van monolaag WSe₂ [27], veranderde de bandgap-waarde in ~ -1,61 eV na 60 minuten gloeien. Hoewel de toename (~ 10 meV) van de optische bandgap gering is, kan dit fenomeen worden verklaard door de vorming van de WSe₂ -WO₃ heterojuncties in het vlak en het diëlektrische afschermingseffect. Sinds WO₃ heeft een grotere bandgap van 2,75 eV vergeleken met WSe₂ (1,60 eV voor een monolaag) [40], de optische bandgap van de monolaag WSe₂ vlokken namen toe door het gloeien in omgevingstemperatuur. Verder is de vorming van WO₃ op WSe₂ kan een sterker diëlektrisch afschermingseffect genereren dankzij de grotere diëlektrische constante van WO₃ (~ 90) vergeleken met die van WSe₂ (~ 22) [41, 42]. Dientengevolge leidt het sterkere diëlektrische afschermingseffect tot een verminderde excitonbindingsenergie en een licht verhoogde optische bandgap tijdens het thermisch uitgloeien [43].

Interessant is dat, in het perspectief van de PL-intensiteit, deze duidelijk afnam naarmate de uitgloeitijd toenam, zoals weergegeven in figuur 6d. Het PL-uitdovingsgedrag van monolaag WSe₂ kan gemakkelijk worden waargenomen in PL-afbeeldingsafbeeldingen die de PL-intensiteit in het piekgebied integreren, als toenemende uitgloeitijd (inzet van figuur 6d). Een soortgelijk fenomeen werd waargenomen in de MoS₂ behandeld met zuurstofplasma [44]. Deze resultaten kunnen als volgt worden verklaard. Sinds WO₃ heeft een indirecte bandgap [40], de bandstructuur van WSe₂ kan gedeeltelijk worden gewijzigd in die met een indirecte bandgap, wat leidt tot verminderde PL-intensiteit. Bovendien is de roostermismatch tussen de Wse₂ en WO₃ structuren bieden vallen en recombinatieplaatsen in de bandgap van WSe₂ die de elektrische en optische eigenschappen van de WSe₂ . kunnen beïnvloeden . Wanorde, defecten en zwavelvacatures kunnen bijvoorbeeld ondiepe of diepe opvanglocaties produceren in de MoS₂ lagen, die aanleiding geven tot het recombinatieproces [31, 45]. Daarom, naarmate de uitgloeitijd toenam, wanorde en de defecten die voortkwamen uit de roostermismatch van de WSe₂ -WO₃ structuur leiden tot niet-stralende (Shockley-Read-Hall) recombinatie [45], en tot verminderde PL-intensiteit. Gezamenlijk demonstreren de experimentele resultaten van de XPS-, Raman- en PL-spectroscopieën de vorming van WO₃ op de WSe₂ oppervlak door het uitgloeien in omgevingstemperatuur, en dat komt goed overeen met recente onderzoeken naar de oxidatie van 2D-materialen [20, 46]. Bovendien werd uit de analyse van PL-spectroscopie ondersteund dat niet-stralingsrecombinatielocaties geïnduceerd door WO₃ laag zou kunnen bijdragen aan de verbeterde fotoschakeleigenschappen door de recombinatieprocessen te bevorderen.