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    研究二维材料一定得知道的三种材料
    2020/7/8 9:54:22

     

    二维材料家族涵盖了绝缘体、半导体、金属和超导体,并展现出许多不同于三维材料的新奇物性,是近年来凝聚态物理和材料科学领域的研究热点。制备高质量的二维材料,特别是原子层量级的超薄材料,是开展二维材料前沿探索的基础,其中CVD石墨烯膜、异质结以及机械解理二维材料依然是二维材料研究的热门。

    Advanced Functional MaterialsCVD石墨烯膜

    近日,麻省理工大学Tavakoli团队在Advanced Functional Materials报道了卷对卷方法(R2R)转移石墨烯时,以派瑞林(parylene)为界面层,可以显著提高转移到柔性基底上石墨烯的电学性能。该团队首先通过化学气相沉积法在铜箔上生长石墨烯,之后在石墨烯膜上沉积parylene,并将其压在EVA/PET上。然后,使用电化学方法将石墨烯膜从铜基底上分离出来,最终得到graphene/parylene/EVA/PET柔性膜的方阻小于300Ωsq?1,而采用R2R转移样品不使用parylene,得到的膜的方阻是1200Ωsq?1。

    表征结果显示,与其他的聚合物相比,parylene与石墨烯的结合力很好,减少了石墨烯膜转移的缺陷产生,同时paryleneCl原子也掺杂到了石墨烯膜中,从而导致较高的载流子密度和较低的方阻。此外,该团队在超薄柔性的parylene/graphene基片上制备了有机太阳能电池,这个超轻量化器件的功率转换效率为5.86%,在空气中完全稳定,不需要任何封装。

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    题目:Synergistic Roll-to-Roll Transfer and Doping of CVD-Graphene Using Parylene for Ambient-Stable and Ultra-Lightweight Photovoltaics

    链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202001924

     Nature Nanotechnology:异质结

    红外光探测器的发展主要受到目前现有材料种类、晶体生长过程有较高难度的限制,此外,在传统的III-V和II-IV半导体红外光探测器中,热激发载流子需要在低温中进行。新加坡科技研究局滕京华等人在Nature Nanotechnology报道了基于WS2/HfS2材料中激发的层间激子用于红外光检测,并实现了在室温和更高温度中检测的功能。在外加电场作用中,基于WS2/HfS2异质结结构的红外光探测器展现了达到20 μm的探测范围,这个范围高于黑磷/黑AsP异质结材料的截至波长。作者发现在室温中能够操作,并且当在更高温度中测试能展现提高的性能,这是由于其更高的激子结合能、光子辅助的光学跃迁导致。 WS2/HfS2异质结中的独特能带对齐现象(band alignment)使得层间能带的调节范围覆盖了中波红外~长波红外。通过能带对齐/轨道杂化作用,实现了较强的红外光可探测性。该项研究为这种异质结二维材料中的层间激子用于红外光探测器、光电发射器等提供了见解和技术示范。

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    题目:High oscillator strength interlayer excitons in two-dimensional heterostructures for mid-infrared photodetection
    https://doi10.1038/s41565-020-0717-2

     

    Nature Communications:机械解理二维材料

    近十年来,机械解理技术已被广泛应用于制备各种高质量的二维材料。机械解理的样品与基底相互作用弱,制备过程简单,样品质量高,这些优势使得该方法在二维材料研究中获得了极大的成功。近日Nature Communications在线报道了中科院物理所周兴江研究团队在机械解理技术领域的最新研究成果。在该文章中,研究人员发展了一种金膜辅助的普适性机械解理方法,可以用于获得大尺寸超薄二维材料。

    该项工作中他们还制备了一种适合光学研究的悬空二维材料,以悬空WSe2为例,用该方法制备了1-3层的剥离WSe2SiO2/Si上基底支撑的WSe2样品相比,悬空的WSe2显示出更强的PL强度(是SiO2/Si基底WSe216倍)和更锐利的PL峰值(最大半高宽FWHM:34?meV,而SiO2/Si基底WSe2FWHM为64?meV)。悬空样品可以最大限度的保持材料的本征性质,是最理想的光学测试材料,非常适合做各种拉曼、荧光方面的测试。

     

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    题目:Universal mechanical exfoliation of large-area 2D crystals

    链接:https://doi.org/10.1038/s41467-020-16266-w

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