Dopability in semiconductors plays a crucial role in device performance. Using the first-principles density-functional theory calculations, we investigate systematically the doping properties of layered MX2 (M= Mo, W; X=S, Te) by replacing M or X with the groups III, V and VII elements. It is found that the defect BM is hard to form in MX2 due to the large formation energy originating from the crystal distortion, while AlM is easy to realize compared to the former. In MoS2, WS2 and MoTe2, Al is the most desirable p-type dopant under anion-rich conditions among the group III components, since AlM has relatively low transition and formation energies. With respect to the doping of the group V elements, it is found that the substitutions on the cation sites have deeper defect levels than those on the anion sites due to the strong electronegativity. AsTe and SbTe in MoTe2 and WTe2 are trend to form shallow acceptors under cation-rich conditions, indicating high hole-concentrations for p-type doping, whereas SbS in MoS2 and PTe in WTe2 are shown to be good p-type candidates under cation-rich conditions. In despite of that the substitutions of group VII on X site have low formation energies, the transition energies are too high to achieve n-type MoS2 and WS2. Nevertheless, for MoTe2, the substitutions with the group VII elements on the anion sites are suitable for n-type doping on account of the shallow donor levels and low formation energies under Mo-rich condition. As to WTe2, F is the only potential donor due to the shallow transition energy of FTe. Our findings of filtering out unfavorable and identifying favorable dopants in MX2 are very valuable for experimental implementations.


翻译:在设备性能中,半导体的可移植性在设备性能中发挥着关键作用。在MOS2、WS2和MoTe2中,我们使用第一原则的密度-功能理论计算,通过用三、五和七组元素取代M或X,系统地调查层MX2(M=MO、W;X=S、Te)的分层性能。发现,由于晶体扭曲产生的形成能量巨大,在MX2中,缺陷BM很难形成,而与前一种相比,ALM很容易实现。在MS2、W2和MOTe2中,在三组成分中,在离离离离离离电条件下,最理想的p-类型是低的p-级的 mx2,因为 AlMMM具有相对较低的过渡和形成能量性能。在分子型中,SBS值的代位值比离子点的替代值更深。在分子型中,MS2和先导体的电解变值值值值值值为N2,在离子体的变值中,在分子变值中,而变值为STex的变值为S值为S值为正值的变值变值的值值值值的值值值值值值值值值的值值值值值值值值的值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值为为值值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值值为值为值为值值值值值值的值的值值值值值值值值值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值为值的

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