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    先進微納能源與傳感係統研究團隊在新型二維原子晶體材料研究方麵取得重要進展

    發布日期:2017-07-17

    材料科學與工程學院先進微納能源與傳感係統研究團隊首次提出了一種對二維原子晶體材料二硫化鉬(MoS2)表麵缺陷進行無損、精確、高效、穩定修複的全新策略,相關成果於近日發表在Nature係列著名學術期刊《自然·通訊(Nature Communications)》。

    圖1 我校在新型二維原子晶體材料研究方麵成果發表在Nature係列著名學術期刊《自然·通訊(Nature Communications)》


    以MoS2為代表的類石墨烯新型二維半導體材料厚度在1nm左右,因具有優異的光學、電學和力學性能而備受研究者的青睞。單層MoS2結構中隨機存在著空位和團簇兩類缺陷,而使材料本征性能產生了極大的不確定性。因此,探索一種高效、穩定的缺陷修複方法對於MoS2走向應用具有重要意義。圍繞這一目標,國內外科學家已經開展了大量研究工作,但是修複後的穩定性和修複區域的可控性仍是製約其發展的核心問題。

    先進微納能源與傳感係統研究室的博士生張先坤、青年教師張錚、廖慶亮、康卓提出利用有機導電材料的表麵弱酸穩定劑將MoS2表麵的硫團簇修複到硫空位中,實現了MoS2結構缺陷的無損自修複,修複後MoS2的電子濃度得到了精確調控,功函數顯著提高。將上述修複方法與微納加工手段相結合,對MoS2缺陷進行精確區域可控修複,成功構建了單層麵內MoS2同質結,實現了穩定的自驅動光電探測功能。采用這種修複方法構建的器件,具有簡便、高效、無汙染、高精度可控、穩定等獨特優勢,可在空氣中保存2個月以上性能不衰減。

    圖2(a)氣相沉積法生長的單層MoS2的形貌,(b)采用自修複工藝在MoS2中選區修複字母N形狀,該圖為光致發光譜表征結果,(c)和(d)分別為自修複前後MoS2的結構表征,可以明顯看出修複後結構中的缺陷減少,(e)MoS2缺陷自修複過程的示意圖。

    近年來,先進微納能源與傳感係統研究室的青年教師廖慶亮、張錚、康卓及博士研究生牢牢抓住前沿熱點研究領域,緊密圍繞高效能量轉換、柔性可穿戴傳感器件以及新型光電電子材料領域開展了係統研究工作,獲得了多項重要研究成果。僅2017年上半年,在《自然·能源(Nature Energy)》、《自然·通訊(Nature Communications)》、《先進材料(Advanced Materials)》、《先進功能材料(Advanced Functional Materials)》、《納米能源(Nano Energy)》、《材料地平線(Materials Horizons)》等高水平國際頂尖期刊發表多篇學術成果,引起了國內外同行的廣泛關注。

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