Published September 2017 | Version v1
Journal article

Interface dipole and band bending in the hybrid p − n heterojunction Mo S 2 / GaN ( 0001 )

Others:
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Marcoussis] (C2N) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS) ; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE) ; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique ; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Department of Physics and Astronomy [Philadelphia] ; University of Pennsylvania [Philadelphia]
Laboratoire de photonique et de nanostructures (LPN) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de recherche sur l'hétéroepitaxie et ses applications (CRHEA) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)
Physico-chimie et dynamique des surfaces (INSP-E6) ; Institut des Nanosciences de Paris (INSP) ; Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Description

Hybrid heterostructures based on bulk GaN and two-dimensional (2D) materials offer novel paths toward nanoelectronic devices with engineered features. Here, we study the electronic properties of a mixed-dimensional heterostructure composed of intrinsic n-doped MoS2 flakes transferred on p-doped GaN(0001) layers. Based on angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) and high resolution x-ray photoemission spectroscopy (HR-XPS), we investigate the electronic structure modification induced by the interlayer interactions in MoS2/GaN heterostructure. In particular, a shift of the valence band with respect to the Fermi level for MoS2/GaN heterostructure is observed, which is the signature of a charge transfer from the 2D monolayer MoS2 to GaN. The ARPES and HR-XPS revealed an interface dipole associated with local charge transfer from the GaN layer to the MoS2 monolayer. Valence and conduction band offsets between MoS2 and GaN are determined to be 0.77 and −0.51eV, respectively. Based on the measured work functions and band bendings, we establish the formation of an interface dipole between GaN and MoS2 of 0.2 eV.

Abstract

International audience

Additional details

Created:
December 4, 2022
Modified:
December 1, 2023