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先进微纳能源与传感系统研究团队在新型二维原子晶体材料研究方面取得重要进展

作者:材料科学与工程学院 | 来源:本站原创 | 更新时间:2017-07-06 | 点击数:

材料科学与工程学院先进微纳能源与传感系统研究团队首次提出了一种对二维原子晶体材料二硫化钼(MoS2)表面缺陷进行无损、精确、高效、稳定修复的全新策略,相关成果于近日发表在Nature系列著名学术期刊《自然·通讯(Nature Communications)》。

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图1 我校在新型二维原子晶体材料研究方面成果发表在Nature系列著名学术期刊《自然·通讯(Nature Communications)》

以MoS2为代表的类石墨烯新型二维半导体材料厚度在1nm左右,因具有优异的光学、电学和力学性能而备受研究者的青睐。单层MoS2结构中随机存在着空位和团簇两类缺陷,而使材料本征性能产生了极大的不确定性。因此,探索一种高效、稳定的缺陷修复方法对于MoS2走向应用具有重要意义。围绕这一目标,国内外科学家已经开展了大量研究工作,但是修复后的稳定性和修复区域的可控性仍是制约其发展的核心问题。

先进微纳能源与传感系统研究室的博士生张先坤、青年教师张铮、廖庆亮、康卓提出利用有机导电材料的表面弱酸稳定剂将MoS2表面的硫团簇修复到硫空位中,实现了MoS2结构缺陷的无损自修复,修复后MoS2的电子浓度得到了精确调控,功函数显著提高。将上述修复方法与微纳加工手段相结合,对MoS2缺陷进行精确区域可控修复,成功构建了单层面内MoS2同质结,实现了稳定的自驱动光电探测功能。采用这种修复方法构建的器件,具有简便、高效、无污染、高精度可控、稳定等独特优势,可在空气中保存2个月以上性能不衰减。

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图2(a)气相沉积法生长的单层MoS2的形貌,(b)采用自修复工艺在MoS2中选区修复字母N形状,该图为光致发光谱表征结果,(c)和(d)分别为自修复前后MoS2的结构表征,可以明显看出修复后结构中的缺陷减少,(e)MoS2缺陷自修复过程的示意图。

近年来,先进微纳能源与传感系统研究室的青年教师廖庆亮、张铮、康卓及博士研究生牢牢抓住前沿热点研究领域,紧密围绕高效能量转换、柔性可穿戴传感器件以及新型光电电子材料领域开展了系统研究工作,获得了多项重要研究成果。仅2017年上半年,在《自然·能源(Nature Energy)》、《自然·通讯(Nature Communications)》、《先进材料(Advanced Materials)》、《先进功能材料(Advanced Functional Materials)》、《纳米能源(Nano Energy)》、《材料地平线(Materials Horizons)》等高水平国际顶尖期刊发表多篇学术成果,引起了国内外同行的广泛关注。

(责编:邢华超)