Zi-Liang Yang, Yu-Chieh Lin, Mayur Chaudhary, Li-Sheng Lin, Chih-Yang Huang,
You-Jie Lin, Jyh-Pin Chou, Li-Chyong Chen, Kuei-Hsien Chen, Yu-Lun Chueh,
and Ya-Ping Chiu
ACS Nano 2025, 19, 50, 42365–42374

國立臺灣大學 重點科技研究學院 奈米工程與科學 周至品副教授
國立清華大學 材料科學工程學系 闕郁倫講座教授
國立臺灣大學 物理學系 邱雅萍特聘教授

Janus 過渡金屬硫族化合物（如 MoSSe）因其晶格對稱破缺所產生的內建電偶極，在先進光電、壓電及自旋電子元件中展現出高度應用潛力。然而，實際電子元件效能低於理論預期，其關鍵限制因素與微觀起源迄今仍缺乏系統性地釐清。因此由國立台灣大學物理系邱雅萍教授團隊主導，利用掃描穿隧顯微鏡（STM/STS）針對由國立清華大學材料科學工程學系闕郁倫教授團隊以電漿輔助硒化製程所合成之單層 Janus MoSSe 二維層狀材料進行原子尺度形貌與局部電子結構的深度解析。藉由結合高解析原子級掃描穿隧顯微鏡與能譜（STM/STS）量測，發現單層 Janus MoSSe 二維層狀材料合成過程中殘留之硫原子會扮演本徵摻雜源的角色，導致在價帶邊緣附近形成出寬廣能隙中能態（In-gap states），導致顯著的空間電子結構不均勻性。更關鍵的是，研究團隊發現兩種截然不同的原生電荷缺陷（影響範圍約 2.5 nm），其一是Type A 缺陷表現為導電電荷陷阱，會形成深位能井並使局部有效能隙縮小近 50%。經由多項材料鑑定結果交叉比對，並結合國立臺灣大學重點科技研究學院周至品教授團隊之密度泛函理論（DFT）計算驗證，確認其主要起因於硒空缺所導致。相對地，Type B 缺陷則為絕緣型散射中心，具有較低的局部態密度，會有效阻礙載子傳輸並劣化導電連續性。

本研究首次結合高解析原子級掃描穿隧顯微鏡與能譜（STM/STS）技術量測原子尺度下Janus MoSSe的材料特徵，直接揭示原子級缺陷如何共同作用，進而主導並限制 Janus MoSSe 的巨觀電子元件表現。未來若能系統性釐清成長條件與缺陷生成之關聯性，並透過精準的缺陷工程加以調控，將是全面釋放 Janus 材料在先進電子與光電應用中潛能的關鍵策略，此研究結果已2025年12月發表於國際著名期刊ACS NANO.