单层 Fe 掺杂 MoS2 中异常 p 型导电性的来源

Xiangning Quan; Xiaoqiu Yuan; Junwei Zhang; Xuebing Peng; Helin Mei; Cheng Yan; Hong Zhang; Hongli Li; Daqiang Gao; Yongjian Wang; Mingsu Si; Lili Zhang; Anmin Zhang; Zongyuan Zhang; Lei Shan; Yong Peng

单层 Fe 掺杂 MoS2 中异常 p 型导电性的来源

材料科学 2026-03-03 v1

作者: Xiangning Quan , Xiaoqiu Yuan , Junwei Zhang , Xuebing Peng , Helin Mei , Cheng Yan , Hong Zhang , Hongli Li , Daqiang Gao , Yongjian Wang , Mingsu Si , Lili Zhang , Anmin Zhang , Zongyuan Zhang , Lei Shan , Yong Peng

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摘要

取代掺杂有效调制由掺杂的二维过渡金属硫化物 (TMD) 如 MoS2 的载流子极性。尽管 Fe 掺杂通常会导致单层 MoS2 呈现 n 型导电性，但也有实验报道显示异常的 p 型行为，其来源尚未得到解决。本文证明，这种异常 p 型导电性来源于由 Fe 掺杂原子与 S 原子相互作用形成的缺陷复合物，具体为三颗取代 Mo 位点的 Fe 原子（FeMo）点缺陷围绕一个中心 S 原子形成等边三角形结构，称为 3FeMo-S 复合物。其 p 型效应通过扫描隧道显微镜/扫描隧道光谱 (STM/STS) 测量得到直接验证，与由孤立 FeMo 点缺陷导致的 n 型行为形成鲜明对比，进一步的电子输运测量和第一性原理计算也支持了这一结论。在单层 Fe 掺杂 WS2 中也发现了类似的 3FeW-S 复合物及其 p 型掺杂效应。本工作解决了一个长期悬而未决的争议，凸显了缺陷复合物在调制 2D TMD 属性方面的关键作用。

关键词

Fe 掺杂 MoS2 p 型导电性缺陷复合物 STM/STS 第一性原理计算

引用

@article{arxiv.2603.00641,
  title  = {Origin of anomalous p-type conductivity in monolayer Fe-doped MoS2},
  author = {Xiangning Quan and Xiaoqiu Yuan and Junwei Zhang and Xuebing Peng and Helin Mei and Cheng Yan and Hong Zhang and Hongli Li and Daqiang Gao and Yongjian Wang and Mingsu Si and Lili Zhang and Anmin Zhang and Zongyuan Zhang and Lei Shan and Yong Peng},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.00641},
  year   = {2026}
}

备注

Main: 22 pages, 5 figures. SI: 24 pages, 17 figures, 1 Table

单层 Fe 掺杂 MoS2 中异常 p 型导电性的来源

摘要

关键词

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