近期，物理学院戴瑛教授团队发现，二维材料可以实现自掺杂p-n结，该发现对于现代半导体器件的发展具有重要意义。相关研究成果以“Self-doped p-n Junctions in Two-Dimensional In₂X₃ van der Waals Materials”为题，发表在国际期刊Materials Horizons，7, 504，2020，DOI: 10.1039/C9MH01109A。论文第一作者为2019级博士生彭瑞，马衍东教授和戴瑛教授为共同通讯作者，山东大学为第一作者单位。

在现代科技对器件小型化需求的驱动下，二维半导体成为构建p-n结的要素。然而，面临的许多挑战阻碍了其发展。一方面，三维半导体中实现p区和n区的传统工艺，如离子注入和掺杂，不再适用于二维半导体；另一方面金属和二维半导体接触产生的高肖特基势垒使器件的性能大打折扣。戴瑛教授团队研究发现，在层状材料In₂X₃的内建电场作用下，三层厚度的In₂X₃不需要任何外界的调控就能形成自掺杂的p-n结。这种自掺杂的p-n结在单层或双层In₂X₃与双层石墨烯构成的异质结中同样可以实现。此外，这些体系的表面在自掺杂的作用下具有金属性，实现了低阻抗的接触。该研究提供了利用二维In₂X₃的同质结或异质结构建自掺杂p-n结，可以有效简化制备过程，优化器件性能的设计策略。

近年来，戴瑛教授团队开展了二维材料的光学、电子学性质及应用等方面的一系列研究。如：铁弹性对二维材料电子行为的方向操控策略Materials Horizons, 6,1930, 2019；Nano Lett., 2019, 19, 1227， 二维材料中的双向拉伸膨胀现象，Nano Lett., 19, 1227,2019；以及二维红外光催化材料的设计与性能调控Nano Energy, 51, 533,2018，Nano Lett., 19,6391,2019等，受到同行的广泛关注。

研究工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省泰山学者计划、山东大学齐鲁学者计划和山东省青年科技人才招生项目的支持。

文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/mh/c9mh01109a