近來，二維（2D）半導體作為一種新型材料正在引起人們的關注，其大小與一個原子的厚度相當。理論上來說，2D材料在電子和光電子工業以及物聯網設備中有著光明的應用前景。任何手機、電腦、電子設備，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p－n結的納米制備一直是個未解決的挑戰，這也是阻礙2D材料得到廣泛應用的最主要因素之一。

　　針對這個問題，紐約大學坦頓工程學院教授Elisa Riedo領導的一個國際研究小組調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（t－SPL），在二硫化鉬（MoS2）單原子層上形成p－n結。這篇名為“利用空間缺陷納米技術在MOS 2中實現雙極導電性”（ Spatial defects nanoengineering for bipolar conductivity in MoS2 ）的研究目前已發表在《自然通訊》雜志上。

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

　　作為研究的一部分，研究團隊將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。缺陷模式可以根據需要生成P型或N型導電性，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，這個國際團隊還包括來自紐約城市大學（CUNY）、米蘭理工大學（Politecnico di Milano）、伊利諾伊大學香檳分校（University of Illinois Urbana－Champaign）、賓夕法尼亞大學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，我們發現t－SPL法要優于電子束光刻和其他在MoS2上形成金屬電極的標準方法，這一進步也可以降低制造成本，因為t－SPL不需要標記或真空。”Riedo這樣說道。

　　隨著在2D半導體雙極摻雜領域的連續成功，t－SPL法能夠推動行業利用2D材料制造功能晶體管器件，包括控制摻雜水平，這將極大促進材料科學和芯片設計發展。