二维过渡金属二硫属化物（2D TMDCs）具有优异的栅极静电电容、稳定的化学性质和合适的带隙，被认为是下一代沟道材料的潜在候选者。然而，由于2D TMDCs超薄的体形和悬挂的无键表面，其实际应用受到稳定、精确和可控的掺杂技术的严重限制。传统的硅基替代掺杂技术受2D TMDCs超薄体和强膜−衬底电荷转移的限制，在2D TMDCs中遇到了一些令人头疼的困难，很难实现高浓度掺杂。另外两种掺杂技术也无法承担这一任务，局部栅极静电掺杂离不开外部电场的辅助。而分子吸附剂的表面电荷转移掺杂行为不稳定(如热脱附)或不能有效地改变原有的电子结构。幸运的是，单原子空位可以有效而精确地调节2D TMDCs的载流子浓度，显著提高其电导率。因此，弄清2D TMDCs中单原子空位掺杂的工作规律和作用机理，有利于开创一种全新的电学性能优化策略，克服其在高性能电子学和光电子学领域的实际应用中“实验室到工厂”转变的技术障碍。
近日，北京科技大学张跃院士，张铮副教授综述了2D TMDCs中单原子空位掺杂的最新进展，并重点介绍了其在光电器件中的应用。
文章要点
1）作者首先总结了通过实验表征揭示的2D TMDCs中常见的缺陷和密度最大的缺陷类型。
2）作者接着系统统总结了2D TMDCs中硫族空位的修复和制造策略。阐明了2D TMDCs中单原子空位的掺杂机制及其对载流子浓度和载流子迁移率等电学性质的调节。
3）作者建立了2D TMDCs中硫族空位与拉曼光谱和光致发光光谱光信号之间的关系，这将有助于快速、无损地评估硫族空位浓度。
4）作者综述了2D TMDDCs材料的单原子空位掺杂的应用现状，包括互补金属−氧化物半导体逻辑反相器、同质结、肖特基二极管和光伏器件。
5）作者最后指出了单原子空位掺杂在下一代电子和光电子器件中的潜在挑战和未来发展趋势。
总体而言，该综述旨在为材料、电子学和光电子学等领域的研究人员提供可控和精确的掺杂技术指导，以促进2D TMDDCs的实际应用。
参考文献
Xiankun Zhang, et al, Single-Atom Vacancy Doping in Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides, Acc. Mater. Res., 2021
DOI: 10.1021/accountsmr.1c00097
https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00097
