近日，香港城市大学，南洋理工大学的张华教授发表了关于寻求p型二维半导体材料的综述。二维（2D）半导体材料被广泛的应用在光电学，自旋电子学和催化领域。当前报道的2D半导体主要包括过渡金属二卤化物（TMDs），分层的元素材料（例如黑磷（BP），硅橡胶，碲等），和层状的单硫属元素化物（例如SnS，GeS，GeSe等）/三卤化物（例如HfS3，TiS3，Bi2Te3等）。诸如MoS2和WSe2之类的TMDs在许多基础研究和潜力应用研究方面仍然是最通用的2D半导体。由于界面电荷的强电子掺杂杂质和固有的结构缺陷，大多数2D半导体是n型。另外，在金属/ 2D半导体界面处的费米能级钉扎导致空穴注入的肖特基势垒高度变大，大大阻碍了2D半导体中的p型导电。例如，MoS2是研究最多的2D半导体之一，其间接带隙主要为n型。从其本体/多层形式的1.2 eV的间接带隙到其单层的〜1.8 eV的直接带隙。MoS2可以被视为本征n掺杂，因为超薄MoS2层的掺杂水平受表面吸收剂/支撑基材的环境掺杂和硫空位的电子掺杂支配。但是，p型2D半导体家族相对较小，这限制了2D半导体在实际情况中的广泛应用。

p型2D半导体在许多电子领域是至关重要的光电器件，例如互补逻辑电路，光电晶体管和发光二极管（LED）。通过使用具有不同功函数的金属进行接触工程，可以分别在WSe2和MoS2通道上获得p型和n型导电，然后将其用于构建CMOS逻辑逆变器。但是，由于较强的费米能级固定效应，很少同时在2D晶体管上实现平衡的电子和空穴传输，这限制其在逻辑功能和电路中的应用。

此外，p型2D半导体作为范德华功能异质结构中的组分（VDWH）中不可缺少的部分，已显示出前所未有的设备性能以及超出其功能范围的奇特特性/功能。一个简单的VDWH设备是由一个p型2D半导体（WSe2）堆叠到n型上2D半导体（例如MoS2，MoTe2，WS2等），可以实现具有二极管特性的二维PN结。通过进一步集成具有多个2D的p型半导体材料，可以使用更复杂的垂直设备结构用于光电设备，例如高性能光电探测器，其中的光生载流子可以是在超短通道内有效分离和收集长度（通道长度由2D材质的厚度决定）。 有趣的是，分子或离子可以是插入p型2D材料中，以量身定制的电子产生高度有序的范德华超晶格属性。

Qiyuan He, Yuan Liu, Chaoliang Tan, Wei Zhai, Gwang-hyeon Nam, Hua Zhang*. Quest for p-Type Two-Dimensional Semiconductors. ACS Nano 2019.

DOI: 10.1021/acsnano.9b07618

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b07618