在原子级薄的二维（2D）半导体中调整载流子密度颇具挑战性，这是因为其固有的物理空间有限，难以掺入电荷掺杂剂。

　　2025 年 6 月，湖南大学化学化工学院段曦东教授团队在国际顶尖学术期刊 Science 上发表了题为：Gate-driven band modulation hyperdoping for high-performance p-type 2D semiconductor transistors 的研究论文。

　　该研究利用栅极驱动能带调制超掺杂，用于高性能 p 型二维半导体晶体管的制备，创下了同类器件新纪录。

　　值得一提的是，早在 2017 年，段曦东和段镶锋教授作为共同通讯作者，在 Science 期刊发表论文，实现了 2D 异质节、多异质节以及超晶格的可控外延生长，这是湖南大学首次作为第一单位发表 Science 论文。

　　能带对齐效应使得在二硒化钨双层结构中能够实现高浓度的空穴掺杂，这是通过将电子转移到相邻的单层硫化亚锡中实现的。离子注入常用于半导体薄膜的掺杂，但在少层过渡金属二硫属化合物中却很难实现。

　　赵等人表明，通过外部栅极偏压调节范德华界面的能带偏移和电荷转移，可产生每平方厘米 1.49×10^14 个空穴的密度，这大约是传统电介质极限的五倍。

　　在这项最新研究中，段曦东团队表明，在 III 型范德华异质结构中，层间电荷转移掺杂可通过外部栅极进行大幅调节，从而实现超掺杂效应。系统化的栅控霍尔测量表明，调制的载流子达到了每平方厘米 1.49×1014 个的超高二维空穴密度，约为栅极电容电荷的五倍，远远超过了典型电介质击穿所施加的最大可能静电掺杂极限。

　　该高效空穴掺杂技术可用于制备高性能 p 型二维晶体管，其接触电阻低至约 0.041 千欧·微米（kΩ·μm），导通态电流密度高达约 2.30 毫安/微米（mA/μm），创下了同类器件新纪录。