近來，二維（2D）半導(dǎo)體作為一種新型材料正在引起人們的關(guān)注，其大小與一個原子的厚度相當(dāng)。理論上來說，2D材料在電子和光電子工業(yè)以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中有著光明的應(yīng)用前景。任何手機、電腦、電子設(shè)備，甚至太陽能電池，都是由相同的基本電子元件，即二極管組成的。二極管的核心基礎(chǔ)p－n結(jié)的納米制備一直是個未解決的挑戰(zhàn)，這也是阻礙2D材料得到廣泛應(yīng)用的最主要因素之一。

　　針對這個問題，紐約大學(xué)坦頓工程學(xué)院教授Elisa Riedo領(lǐng)導(dǎo)的一個國際研究小組調(diào)查人員于近日演示了一種全新的解決思路。這個方法利用熱掃描探針光刻技術(shù)（t－SPL），在二硫化鉬（MoS2）單原子層上形成p－n結(jié)。這篇名為“利用空間缺陷納米技術(shù)在MOS 2中實現(xiàn)雙極導(dǎo)電性”（ Spatial defects nanoengineering for bipolar conductivity in MoS2 ）的研究目前已發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

　　采用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體（通常是硅或鍺）基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱為p－n結(jié)。Riedo和另一位電氣與計算機工程教授avood Shahrjerdy發(fā)現(xiàn)，通過將t－SPL與缺陷納米進(jìn)行結(jié)合，能實現(xiàn)納米級分辨率的MoS2雙極摻雜，產(chǎn)生N型和P型傳導(dǎo)。

　　作為研究的一部分，研究團(tuán)隊將t－SPL（使用加熱溫度超過200攝氏度的探針）與流通式活性氣體集成在一起，以實現(xiàn)對MoS2單分子層缺陷的局部熱激活的獨特納米級控制。缺陷模式可以根據(jù)需要生成P型或N型導(dǎo)電性，這取決于在局部加熱過程中使用的氣體。利用x射線光電子能譜法、透射電子顯微鏡和密度泛函理論，研究團(tuán)隊從分子水平闡明了摻雜和缺陷的形成機理。

　　除了紐約大學(xué)，這個國際團(tuán)隊還包括來自紐約城市大學(xué)（CUNY）、米蘭理工大學(xué)（Politecnico di Milano）、伊利諾伊大學(xué)香檳分校（University of Illinois Urbana－Champaign）、賓夕法尼亞大學(xué)和意大利國家研究委員會（CNR）的研究人員。

　　“在我們之前的研究中，我們發(fā)現(xiàn)t－SPL法要優(yōu)于電子束光刻和其他在MoS2上形成金屬電極的標(biāo)準(zhǔn)方法，這一進(jìn)步也可以降低制造成本，因為t－SPL不需要標(biāo)記或真空。”Riedo這樣說道。

　　隨著在2D半導(dǎo)體雙極摻雜領(lǐng)域的連續(xù)成功，t－SPL法能夠推動行業(yè)利用2D材料制造功能晶體管器件，包括控制摻雜水平，這將極大促進(jìn)材料科學(xué)和芯片設(shè)計發(fā)展。