我的硼产品,我的硼工业在半导体工业中，掺杂是改变材料和器件性能的重要策略。例如，将具有五个价电子的磷原子掺杂到半导体硅中，提高电子浓度并形成n型掺杂。相反，将具有三个价电子的硼原子掺杂到半导体硅中，会增加其空穴浓度并形成p型掺杂。该p掺杂，n掺杂半导体，被广泛用于制造硅电子器件，并构成了现代电子工业的基础。近年来，二维过渡金属硫族化合物（TMDCs）由于其具有较大的比表面积，较高的理论载流子迁移率，层数依赖的能带结构和光学性质等特性，得到了广泛的研究；并在电子，光电子，传感器和催化等领域表现出较大潜力。TMDCs的掺杂可以调节其本征载流子浓度，物相结构，光学以及磁学性能，为实现TMDCs更广阔的应用提供了可能。
迄今为止，TMDCs的常见掺杂方法包括：（1）表面化学吸附掺杂，改变TMDCs的电学输运行为和光学特性。然而，该方法的掺杂效果随时间降低。（2）TMDCs材料的硫族元素（S，Se，Te）取代掺杂，该策略通常只能对TMDCs的性质进行有限调制，多见于光学带隙的调控。（3）金属元素对TMDCs的过渡金属进行取代掺杂。在此类掺杂中，金属取代掺杂较另外两类掺杂更加稳定，并且金属元素丰富的d轨道将赋予TMDCs新的性质，比如磁性和物相转变。过去几年里，在金属元素取代掺杂的应用上取得了重要的进展。对于材料本身，人们迫切需要开发一种简单且可在各类衬底上生长的普适性方法，以制备具有大面积、金属元素取代掺杂的二维TMDCs。
基于此，清华-伯克利深圳学院成会明、刘碧录课题组采用化学气相沉积法生长了大面积二维Mn掺杂MoS2，其中，Mn原子部分取代了二维 MoS2晶格中Mo原子位点。该生长的关键在于采用了双添加剂化学气相沉积法。首先，MnO2添加剂提供Mn源，降低材料的成核密度，提高生长的二维材料的横向尺寸；其次，NaCl添加剂于MnO2的混合有助于促进取代掺杂，提高Mn掺杂浓度。由于Mn比Mo元素具有更多的价电子，因此掺杂会使二硫化钼费米能级移向导带，从而有助于改善场效应晶体管的电接触以及电催化剂的析氢活性。
研究者相信，此项研究将会为其它过渡金属元素掺杂二维材料的CVD生长提供新的思路，并进一步实现基于新型原子层二维材料在电学，光电子，磁学以及自旋器件领域的应用。
