Adv Sci综述：过渡金属硫化物掺杂/合金化技术

纳米技术

2021-03-01

二维过渡金属硫化物由于具有吸引人的性质、多种多样的材料化学，在器件微型化、能源、量子信息科学、光电子等领域中有着广泛前景，同时其结构具有优秀的稳定性，能够在其中引入多种多样的掺杂原子、调控光学/电子学性质、引起相变，从而产生磁性、铁电性、量子态等各种新性质。为了加速这些技术的实现，发展条件可控的合成和控制方法，从而精确调控二维过渡金属硫化物材料的组成和晶相非常重要。然而，目前大多数相关综述报道关注的是修饰后的TMD材料性质、应用，对可控合成方面的总结和综述较为缺乏。有鉴于此，宾夕法尼亚州立大学Joshua A. Robinson、美国橡树岭国家实验室Kai Xiao等报道了近期二维TMD材料进行精确控制修饰掺杂的相关工作，将可控合成策略分为自下而上过程，直接在基底上生长和掺杂；自上而下过程，通过高能量将掺杂原子引入过渡金属硫化物结构中。其中主要关注点在于对VI族中的TMD进行讨论，因为其最有希望在下一代光电器件应用中起到基础性作用。通过计算化学、第一性原理等模拟方法，对掺杂可能导致材料性质的影响进行研究。

本文要点：

（1）

介绍了理论指导对修饰、合金化TMD的相关文献工作。介绍了薄膜技术构建2D TMD材料的相关工作，比如固体原料CVD、MOCVD、MBE、PLD、粒子束/气体plasma、激光辅助修饰等技术。

（2）

介绍了“自下而上”合成方法，比如固体化学气相沉积、金属-有机化学气相沉积、分子束外延、脉冲激光沉积、低温生长等。“自上而下”合成方法，比如低能量离子注入、高能量离子构建人工缺陷进行修饰/合金化、激光辅助修饰和生长。

（3）

总结，总结了各种方法的优缺点。

参考文献

Yu‐Chuan Lin, Riccardo Torsi, David B. Geohegan, Joshua A. Robinson,* Kai Xiao,* Controllable Thin‐Film Approaches for Doping and Alloying Transition Metal Dichalcogenides Monolayers, Adv. Sci. 2021, 2004249.

DOI: 10.1002/advs.202004249

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202004249