异质双面型过渡金属二硫化物（Janus TMD）于2017年首度由国外团队完成人工合成，与典型TMD（如MoS2）的不同之处在于，其二表面由不同硫族元素组成，进而形成特殊的非对称结构。也因此Janus材料能在垂直面诱发偶极矩（dipole），在单层和多层结构下呈现类似极性和压电材料的行为，而且不存在表面缺陷。如此独特的材料性质使得更多元的元件设计有机会实现。例如，不需要再透过调制掺杂（Modulation doping）形成n或p通道，借由氧化物与Janus TMD界面的极性产生的2DEG 或 2DHG便能克服二维材料的掺杂问题。相似的元件像是不需要进行掺杂的AlGaN/GaN HEMT高频高功率元件，或是在光电元件利用电偶矩电场可以提高光侦测器的效率。

在本研究中，研究团队利用密度泛函理论计算单层Janus MoSSe和WSSe的电声耦合传输特性，以及与金属接面的特性。发现两个双异质接面有机会同时存在p型和n型的欧姆接触，透过特别的结构设计，可以提供CMOS元件设计的概念。另外透过费米黄金定律（Fermi’s Golden Rule）计算出电子 - 声子在室温下的散射率，取出Deformation Potential，并借由蒙地卡罗法计算出场效电子迁移率。在蒙地卡罗法的预测下，发现Janus MoSSe与WSSe呈现出相当有竞争力的电子迁移率结果，与其他热门的二维材料相比，有着不俗的电子传输表现。再加上其可调变的接触阻抗，可以应用不同元件的需求。本研究通过以上方法，针对Janus MoSSe与WSSe在电性上进行系统化的理论分析，提供材料元件评估有用的参数。此研究也被百年期刊JAP选为当期editor pick 之一。

期刊连结：https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0088593

图文提供：台大光电工程学研究所所长吴育任教授、硕士班研究生白修齐
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