揭示MoS2单层中缺陷与高迁移率之间的关联

半导体中的缺陷在修饰其电子结构和输运性质方面起着至关重要的作用。在过渡金属二硫化物中，原子硫的缺位是内在缺陷的主要来源。尽管这些缺位对电输运的影响已经得到广泛研究，但其确切作用仍未完全理解。在这项工作中，我们结合光谱学、低温电输运测量、扫描隧道显微镜（STM）和第一性原理密度泛函理论（DFT）计算，探讨了通过化学气相沉积生长的MoS2单层中的硫缺位的影响。我们特别强调二硫缺位在调节电学性质中的作用，显示这些缺陷增加了接近导带的浅施主态的密度，进而促进了电子跃迁导电，低温输运和STM测量提供了证据。这些发现得到DFT计算的进一步支持，后者揭示与这些缺陷相关的电子态相对非局域化，促进了跃迁导电并引发n型掺杂。这一机制解释了样品中观察到的高场效移动率（>100 cm² V⁻¹ s⁻¹）。这些发现突显了缺陷工程作为定制二维材料性质以满足各种应用需求的普遍方法的潜力。