了解二维过渡金属二硫化物中缺陷的原子来源，对电学性质的影响，以及如何控制它们，对于未来的电子学和光电子学研究至关重要。
近日，美国纽约大学Davood Shahrjerdi，Elisa Riedo报道了一种控制单层MoS2中缺陷和掺杂的方法，该方法是可扩展的，不需要对准标记，并且允许n型和p型掺杂。
文章要点
1）通过将热化学扫描探针光刻（tc-SPL）与流通式反应气体室相结合，研究人员在空间和热上激活了2D MoS2中的不同类型的缺陷，呈现出纳米级的p型或n型的按需掺杂。在开尔文探针力显微镜（KPFM）中可以清楚地观察到这些图案化的缺陷区。特别地，当热的tc-SPL纳米探针在HCl/H2O气氛中加热MoS2表面时，会产生局域p型掺杂，而在惰性N2气氛中，tc-SPL加热会产生局域n型掺杂。然后利用tc-SPL对图案化区域的电学性质进行了研究，以完成场效应管（FET）的制造和通道掺杂。
2）研究人员利用扫描透射电子显微镜（STEM）、X射线光电子能谱（XPS）和密度泛函理论（DFT）在原子水平上研究了这些缺陷的性质和结构。研究发现，在HCl/H2O气氛中局部加热的MoS2的p特征与S原子的重排和表面新的突出的共价S-S键的形成有关，而在N2气氛中局部加热的MoS2产生S-空位，从而产生n型特征。
3）通过tc-SPL的 p型和n型掺杂，研究人员实现了单层MoS2电子p-n结的精确空间控制，显示出最先进的整流能力，整流比大于104。
这种基于tc-SPL直接写入的方法具有独特的功能，包括单层MoS2的原位成像，无需物理掩模和对准标记，纳米级图案的分辨率以及可扩展性。
Xiaorui Zheng, et al, Spatial defects nanoengineering for bipolarconductivity in MoS2, Nat. Commun., 2020
DOI：10.1038/s41467-020-17241-1
https://doi.org/10.1038/s41467-020-17241-1
