性能测量：使用 Keithley 4200-SCS 参数分析仪、TTPX 探针台和 WaveRunner 606Zi 示波器进行电学测量。在 Keithley 4200-SCS 参数分析仪的电压扫描模式下进行 IV 测试，电压步长设为 0.05 V。测试光学响应时间时，将器件与纯电阻串联，在电路中施加恒定 10 V 电压，通过 ITO 电极向器件施加宽度为 800 μs 的激光脉冲，利用示波器读取纯电阻上的分压变化来推断电流变化。
实验结果
薄膜表征与器件性能：制备的器件结构为 ITO/MoS2-XOX/Ti/p-Si，顶部电极 ITO 可增强光透射率。XPS 分析表明，氧掺杂使 MoS2的 Mo3d和 S2s核心能级峰向低结合能方向移动约 0.9 - 1 eV，实现 p 型掺杂；Ti 薄膜的 XPS 显示存在 TiO2成分。
测试器件的电学和光学性能发现，在 - 10 V 至 10 V 的双扫描电压下，器件在黑暗环境和 405 nm 激光（功率密度 2 mW/cm2）刺激下的 IV 曲线有明显特征。黑暗环境中，电压在 - 10 V 至 - 0.5 V 时电流较低，-0.5 V 至 0.5 V 时电流增加，0.5 V 至 2.1 V 出现 NDR 效应，2.1 V 后电流增加并趋于饱和；反向电压扫描时，10 V 至 0.4 V 电流较低，小于 0.4 V 时电流上升。激光刺激下，NDR 效应几乎消失，正向电压增至 10 V 时电流增强超 2000 倍。在 0.5 V 电压下，器件呈现四种不同电流状态，且光学响应遵循幂律，ON/OFF 比与激光功率密度的 0.744 次方成正比。
施加偏压可调节异质结的能带结构，诱导隧穿电流（Itun）和扩散电流（Idif）。当施加电压小于 - 0.5 V 时，电子从 MoS2-XOX的价带隧穿到 TiOX的导带；电压在 - 0.5 V 至 0.5 V 时，电子从 TiOX的导带隧穿到 MoS2-XOX的价带，隧穿强度随电压增加，Itun增大；电压在 0.5 V 至 2.1 V 时，TiOX的费米能级进入 MoS2-XOX的带隙，Itun减小，出现 NDR 效应；电压大于 2.1 V 时，异质结间的势垒变窄，电子从 TiOX的导带扩散到 MoS2-XOX的导带，Idif开始主导电流。
通过理论计算，得到 Itun和 Idif的表达式，并与实验结果对比，发现两者在不同电压区间的主导情况与器件 IV 特性相符。基于 NDR 效应，将 NDR 器件与 p 沟道 FET 集成可实现三元逆变器。通过理论分析，改变 p 沟道 FET 的栅极电压 VG（即输入信号 VIN），可使 FET 的负载线斜率改变，进而使 NDR 器件的工作电压区域发生非线性移动，实现三元逻辑转换。 3. 光学响应机制与二元逻辑：MoS2和 TiO2均为光敏材料，器件结构中两者的存在使激光能激发大量光生载流子。以 Ag 为底部电极的对比实验表明，无 Ti 作为底部电极时光生载流子浓度降低，ON/OFF 比显著下降且无 NDR 效应，证实了特定能带对齐下 NDR 机制分析的可靠性。
