碲化钼（MoTe₂）作为过渡金属硫族化合物（TMDCs）的典型代表，凭借其层状结构、可调带隙（0.8-1.24 eV）及双极性输运特性，在半导体电子器件、光电探测、神经形态计算等领域展现出潜力。然而，单一MoTe₂材料的电学性能受限于本征缺陷和载流子浓度调控困难，难以满足复杂应用场景需求。通过掺杂工程引入特定杂质原子或调控缺陷态，可优化其电学性能，为新型电子器件开发提供关键技术支撑。

掺杂机制与作用原理

1 掺杂元素的选择

不同的掺杂元素对MoTe₂的电学性能有不同的影响。例如，S掺杂主要通过改变电子结构来增强超导性；而Cu掺杂则通过形成异质结构来提高电催化性能。选择合适的掺杂元素需要根据具体的应用需求来决定。

2 掺杂浓度的调控

掺杂浓度对MoTe₂的电学性能有影响。适量的掺杂可以提高载流子浓度和迁移率，但过高的掺杂浓度可能导致杂质散射，反而降低迁移率。

3 掺杂方法的选择

不同的掺杂方法对MoTe₂的电学性能有不同的影响。例如，化学掺杂可以直接改变MoTe₂的电子结构，但可能引入杂质散射；而表面工程和异质结构建则通过界面效应来优化电学性能，同时保持材料的稳定性。

掺杂对MoTe₂电学性能的影响

1 化学掺杂

化学掺杂是通过引入杂质原子来调控MoTe₂的电学性质。例如，硫（S）掺杂可以改变MoTe₂的电子结构，使其超导转变温度提升。此外，S掺杂还通过增强电子-声子耦合，进一步优化了MoTe₂的电学性能。

2 表面工程

表面工程通过在MoTe₂表面引入有机分子或无机材料，可以有效调控其表面电荷分布。例如，采用超酸（TFSI）和聚合物薄膜（PMMA）复合材料对单层MoTe₂进行表面掺杂，可以提高其空穴迁移率，达到提升。这种掺杂方法不仅改善了MoTe₂的电学性能，还提高了其在环境中的稳定性。

3 异质结构建

构建异质结构是优化MoTe₂电学性能的重要手段。例如，通过将MoTe₂与二硫化钼（MoS₂）构建异质结构，可以提高其气敏性能。Pt功能化的MoS₂-MoTe₂异质结构在室温下对NO₂气体表现出良好的吸附能力和响应速度。这种异质结构通过协同效应，优化了MoTe₂的表面活性和电学性能。

4 掺杂对载流子浓度和迁移率的影响

掺杂可以改变MoTe₂的载流子浓度和迁移率。例如，S掺杂通过增加MoTe₂的态密度，提高了其费米面位置，从而增加了载流子浓度。此外，通过优化掺杂浓度，可以有效提高MoTe₂的载流子迁移率。

掺杂对能带结构与输运特性的优化

1 氢杂质诱导磁性半导体特性

理论计算与实验证实，氢掺杂可在2H-MoTe₂表面诱导自旋极化，使其从非磁性半导体转变为磁性半导体。氢原子与Te原子形成共价键，导致局部晶格畸变，在带隙中引入杂质能级，同时增强自旋轨道耦合效应。该特性为开发自旋电子器件提供了新思路，例如利用氢掺杂MoTe₂构建磁性隧道结或自旋场效应晶体管。

2 静电掺杂驱动结构相变

通过静电掺杂实现了单层MoTe₂的六方晶相（2H）到单斜晶相（1T'）的可逆相变。栅极电压调控的电荷注入可改变MoTe₂的电子占据态，降低相变能垒，使整个样品同步发生结构相变。相变后，材料的电导率提升两个数量级，且拉曼光谱显示滞后环特征，表明相变具有热力学稳定性。该机制为设计相变存储器和低功耗逻辑器件提供了新途径。