研究目的
探索利用基于单磷化硼（BP）和二硫化钼（MoS2）的稳定超薄二维范德华（vdW）异质双层，将废热、太阳能和纳米机械能转化为电能。
研究成果
二硫化钼/黑磷范德华异质双层在能量转换方面展现出卓越特性，包括高热电效率、优异的载流子迁移率以及应变下显著的压电响应。其多功能性使其有望应用于热电、光伏和纳米压电电子学领域，尚待实验验证。
研究不足
该研究为计算性质，需通过实验验证以确认预测的性能。实际条件下的表现，包括环境稳定性和器件制备的可扩展性，仍有待探索。
将单磷化硼与二硫化钼界面结合，以实现热电材料、二维激子太阳能电池和纳米压电电子学的超高性能源自
DOI：10.1021/acsami.9b16866
期刊：ACS Applied Materials & Interfaces
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
基于新近合成的单磷化硼（BP）和广泛研究的二硫化钼（MoS2）构建的稳定超薄二维范德华异质双层，已被系统研究用于废热、太阳能及纳米机械能向电能的转化。该材料在800K温度下呈现巨大优值系数（ZT）>12（4）（p型/n型掺杂），创下迄今报道最高值。室温（300K）时p/n型掺杂的ZT分别达1.1（0.3），与PbTe-PbSnS2纳米复合材料在300K实测ZT=1.1相当，且优于Cu2Se-CuInSe2纳米复合材料（850K时ZT=2.6）及卤化银理论计算值（600K时ZT=7）。室温晶格热导率（????~49 Wm-1K-1）低于黑磷烯（78 Wm-1K-1）和砷烯（61 Wm-1K-1）。组分单层晶格参数的高度匹配使MoS2/BP II型范德华异质双层在K点保持直接带隙（BP与MoS2分别作为施主和受主材料）。发现超高载流子迁移率~20×103 cm2V?1s?1，超过先前报道的过渡金属硫族化合物基范德华异质结构。激子结合能（0.5 eV）接近单层MoS2（0.54 eV）和C?N?（0.33 eV）。计算表明单层MoS2/BP异质双层的功率转换效率（PCE）超20%，超越MoS2/p-Si异质结太阳能电池（5.23%）并与文中所列理论值相当。此外，其对可见光的高光学吸收（~10? cm?1）和小导带偏移（0.13 eV）使MoS2/BP在二维激子太阳能电池领域极具前景。当异质双层承受7%垂直压应变（相当于~1 kBar静水压）时，面外压电应变系数????从~3.16 pm/V增强四倍至~14.3 pm/V，这种可调控超薄二维纳米压电学中顶栅效应的高面外压电系数属新发现。鉴于BP已成功合成，这种多功能MoS2/BP异质结构的实验实现具有高度可行性。
作者：
Manish Kumar Mohanta，Ashima Rawat，Nityasagar Jena，Dimple，Raihan Ahammed，Abir De Sarkar
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