掺杂是改善材料性能的重要手段，已被广泛应用于制备具有所需特性的电子和光学半导体器件。块体和低维材料的掺杂通常是在其生长过程中实现。然而，除了掺杂元素在主体材料中的溶解度问题外。其面临的另一个问题是缺乏对掺杂剂空间分布的有效控制。

近日，日本产业技术综合研究所Kazu Suenaga，Yung-Chang Lin，德国亥姆霍茨德累斯顿—罗森多夫研究中心Arkady V. Krasheninnikov提出了一种新的TMDCs掺杂策略，该策略基于位错攀升机制，在过量掺杂原子存在的情况下实现了TMDCs的生长后掺杂。

文章要点

1）研究人员通过退火，然后与Se或S一起沉积掺杂剂的两步法，将高浓度和空间局部分布的过渡金属（TM）原子通过掺杂引入到2D WSe₂中。

2）研究人员利用透射电子显微镜和电子能量损失谱来表征W处掺杂的的Ti，V，Cr和Fe。值得注意的是，各种杂质原子均具有极高的掺杂密度（6.4-15％）。同时，掺杂剂主要分布在嵌入原本为WSe₂的纳米带（3 nm）中。

3）研究发现，WSe₂中Se缺陷和位错的形成可以协助TM原子掺杂。当位错核沿着Z字形或扶手椅方向攀移时，掺杂的TM原子会同时嵌入在由位错攀移所形成的纳米条带中。

这项工作展示了一种空间可控掺杂策略，以在2D材料中实现所需的局部电、磁和光学特性。

参考文献

Yung-Chang Lin, et al, Formation of Highly Doped Nanostripes in 2D Transition Metal Dichalcogenides via a Dislocation Climb Mechanism, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202007819

https://doi.org/10.1002/adma.202007819