掺杂是每一代半导体材料更迭和工艺革新的核心问题，决定其能否进一步推动电子和光电器件的跨越发展。本项研究介绍了通过原子层厚度的变化实现了一系列二维层状材料（
PtSSe
、
PtS0.8Se1.2
、
PdSe2
和
WSe2
）的连续可控掺杂。随着二维材料从厚层变化到薄层，其掺杂类型连续从
p
型变化到
i
型，再变到成
n
型。基于二维层状材料
PtSSe
的晶格动力学和热力学的研究发现，由于厚度的减薄诱导二维材料
PtSSe
产生晶格形变，使得二维材料
PtSSe
的缺陷类型从
Pt
空位转变成阴离子（
Se
、
S
）空位，从而导致厚层和薄层的
PtSSe
分别是
p
型和
n
型掺杂。通过原子层厚度的调控，制备出具有高整流比（
4400
）和光照开路电压（
0.38V
）的
WSe2
二极管。同时，层厚调控的
PtSSe
探测器克服了窄带隙光电器件暗电流大的缺点。本研究不仅为探索二维层状材料中的相互作用机理提供了一个崭新的视角，而且为设计和构建高性能电子和光子器件提供了一种新的方法。该成果以题为
“Controllable Doping in 2D Layered Materials”
发表在
Advanced Materials
, 33, 2104942 (2021).
图2.（a-c）利用原子力、扫描电容、开尔文力显微镜分别来表征PtSSe的厚度，掺杂类型和费米能级位置，（d-e）PtSSe随层数变化晶格常数的变化，（f）不同厚度WSe2器件光伏特性，（g）带隙与器件暗电流对比图。
完成人：胡伟达（胡伟达教授工作室）
学术影响：Advanced Materials, 33, 2104942 (2021)
