通过挠曲掺杂实现范德华半导体中的双极性掺杂
材料科学
2025-05-12 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
掺杂在功能化半导体器件中起着关键作用，然而依赖外来原子掺入的传统化学方法存在掺杂不对称性、显著的晶格无序以及受限的空间分辨率等问题。本文展示了一种物理掺杂技术，可在层状半导体（MoS2）中直接写入纳米级掺杂图案。通过原子力显微镜探针施加局域拉伸和压缩应力，我们在设计区域内以低于100纳米的分辨率同时写入了p型和n型电导，并通过空间分辨的电容和光电流实验进行了验证。密度泛函理论计算揭示了应变驱动的施主和受主能级移动，幅度高达数百毫电子伏特，从而将机械应力与半导体掺杂联系起来。所制备的应变工程结能有效整流电流，并执行具有稳定动态响应的逻辑运算。这种应变驱动的方法能够在范德华材料中实现空间精确的掺杂，而不降低结晶度，为纳米级半导体器件提供了一个多功能平台。
引用
@article{arxiv.2505.05887,
title = {Bipolar doping in van der Waals semiconductor through Flexo-doping},
author = {Bo Zhang and Hui Xia and Zhengdong Huang and Yaqian Liu and Jun Kang and Liaoxin Sun and Tianxin Li and Su-Huai Wei and Wei Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.05887},
year = {2025}
}