通过柔印掺杂技术在范德瓦尔斯半导体中实现双极掺杂

《ACS Nano》：Bipolar Doping in van der Waals Semiconductors through Flexo-Doping

纳米层状半导体MoS?的物理掺杂技术实现亚100纳米分辨率的p/n型导电调控，通过原子力显微镜施加的应力驱动能带偏移，形成高效整流与逻辑操作的应变工程结点，同时保持晶体结构完整。

　　

掺杂在半导体器件的功能化中起着关键作用，然而传统的化学掺杂方法依赖于外来原子的引入，存在掺杂不对称性、明显的晶格紊乱以及空间分辨率受限的问题。在这里，我们展示了一种物理掺杂技术，可以直接在层状半导体（MoS₂）中形成纳米级的掺杂图案。通过原子力显微镜探针施加局部拉伸和压缩应力，可以在预定区域内同时实现p型和n型导电性的调控，其分辨率低于100纳米，这一点通过空间分辨的电容和光电流实验得到了验证。密度泛函理论计算表明，应力会导致施主和受主能级发生数百毫电子伏特的位移，从而将机械应力与半导体掺杂过程联系起来。所制备的这种应变工程化结能够有效整流电流，并具备稳定的动态响应能力，可用于逻辑运算。这种基于应变的掺杂方法可以在不降低材料结晶度的情况下实现精确的空间掺杂，为纳米级半导体器件提供了一个多功能平台。