Розглянемо зонну електронну структуру об’ємного MoS2 (рис. 1а). Прямий розрив ~ 1,8 еВ відбувається між найнижчою зоною провідності (c1) і найвищою валентною зоною розщеплення (v1 і v2) у K-точці зони Бріллюена (переходи A і B) [3-5, 7, 12].

У той час як у двовимірному стані ширина забороненої зони MoS2 стає більшою, ніж об’ємна, оскільки у подвійному шарі ширина забороненої зони становить 1,26 еВ, тоді як вона має 1,6 еВ у моношаровому стані. Це вказує на те, що ширина забороненої зони MoS2 зміщується вгору, хоча існує кілька шарів, лише через ефект квантового обмеження в напрямку осі c.

Через це моношар MoS 2 має пряму заборонену зону 1,87 еВ у точці високої симетрії K, що узгоджується з експериментальними даними близько 1,80 еВ.

Зонова структура електронних рівнів для окремого моношару MoS2 (червоні лінії — валентна зона; сині лінії — зона провідності). Є один моношар MoS2 прямозонний напівпровідник з прямими K → K і непрямими Γ → Q проміжками (1,79 еВ і 2,03 еВ відповідно).

Моношар WS2 має пряму заборонену зону 2,15 еВ; масовий WS2 має непряму заборонену зону 1,3 еВ, але прямий перехід можливий близько 2,2 еВ. Існує високе поглинання вище прямої енергії переходу та дуже низьке поглинання нижче.

Дисульфід молібдену (MoS2) є типовим двовимірним (2D) дихалькогенідом перехідного металу (TMD), напівпровідник має відносно широку пряму заборонену зону 1,9 еВ у формі моношару (ML) і непряму заборонену зону 1,3 еВ в об’ємній формі [[1], [2], [3]].