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由铁电畴定义的二维串联光伏电池
摘要： 近期，大量研究致力于实现p型和n型二维（2D）材料的紧密接触，以构建适用于光电探测器和光伏器件的p-n结。然而迄今为止，所有基于二维材料的光伏电池均为单p-n结结构，其开路电压通常受限于半导体材料的带隙。本研究采用扫描探针畴极化方法对铁电薄膜进行极化，成功制备出具有附加开路电压和输出功率的串联连接MoTe2光伏电池。这种非易失性MoTe2 p-n二极管展现出100的整流比。作为光电探测器时，该器件无需任何栅压或偏置电压即可实现220 mA/W的响应度和41%的外量子效率。其开路电压随串联p-n结数量的增加呈线性增长，且可超越多层MoTe2的带隙值。
关键词： 光伏电池、二碲化钼、开路电压、二维材料、铁电畴
更新于2025-09-23 15:19:57
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单层MoS?中的耦合等离激元-声子模式
摘要： 我们采用图解自洽场理论，对悬浮单层MoS2与MoS2衬底系统中的等离激元-声子耦合进行了理论研究。由于自旋轨道耦合和电子-光学声子相互作用，观测到四组耦合的等离激元-声子模式和四组等离激元-表面声子模式。其中两组为类光学模式，另两组为类声学模式。随着电子密度或波矢增大，等离激元与MoS2中的光学声子及衬底表面光学声子产生强耦合。这种显著的等离激元-声子耦合表明，单层MoS2的光电特性明显受电子-声子相互作用调控。通过强光-物质相互作用可实现等离激元-声子极化激元杂化。本研究对开发MoS2作为新型等离激元和纳米光子器件具有重要应用价值。
关键词： 等离激元-声子耦合，等离激元，二维材料
更新于2025-09-23 15:19:57
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范德华铁电异质结中栅极耦合实现的稳健滞后效应：用于非易失性存储与可编程整流器
摘要： 铁电场效应晶体管（FeFETs）是最具潜力的铁电器件之一，但其通常受限于界面质量不佳的问题。新近发现的二维层状铁电材料结合范德华异质结构（vdWHs）的优势，有望制备出具有原子级薄层的高性能FeFETs。本研究采用二硫化钼（MoS2）、六方氮化硼（h-BN）和CuInP2S6（CIPS）构建了双栅控二维铁电vdWHs器件，该器件兼具高性能非易失性存储与可编程整流功能。首次发现插入h-BN层及双栅耦合结构能显著稳定并有效极化铁电相CIPS材料?；诖松杓?，该器件作为非易失性存储器展现出创纪录的性能指标：超大存储窗口、高开关比（10^7）、超低编程态电流（10^-13安培）以及优异的耐久性（10^4秒）。作为可编程整流器时，器件呈现宽范围栅压调控的整流特性，且在编程状态下仍保持高达3×10^5的整流比与稳定的保持特性。这证明了铁电vdWHs在新颖多功能铁电器件领域的重要应用潜力。
关键词： 非易失性存储器、可编程整流器、铁电材料、双栅耦合、范德华异质结构、二维材料
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过飞秒激光加工制备的门可调对称双极结型晶体管
摘要： 基于范德华异质结构的二维（2D）双极结型晶体管（BJT）对未来纳米电子学的发展具有重要作用。本文介绍了一种利用飞秒激光加工技术制备黑磷与二硫化钼对称双极结型晶体管（SBJT）的简便方法。该SBJT因其对称结构展现出优异的双向电流放大性能。随后我们在SBJT一侧设置顶栅极，通过改变发射极与集电极间主要载流子浓度差，进一步探究静电掺杂对器件性能的影响。该SBJT还可作为栅极可调光电晶体管使用，具有优良的光电探测率及约21倍的光电流增益β值。通过扫描光电流成像技术确定了该光电晶体管中光电流放大的调控机制。这些成果推动了基于二维材料多功能纳米电子学应用的发展。
关键词： 飞秒激光加工，光电晶体管，二维材料，双极结型晶体管，栅极可调
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于超快激光器的环境稳定黑磷可饱和吸收体
摘要： 黑磷（BP）在从超快激光被动开关到光电探测器的光子与光电子应用领域引发广泛关注。然而，未功能化化学处理的黑磷因氧气和湿气导致的环境不稳定性，仍是其潜在应用的关键障碍。本研究采用聚对二甲苯-C层?；づ缒蛴〉暮诹卓杀ズ臀仗澹˙P-SA），并通过该钝化层在恶劣环境条件下实现喷墨打印BP-SA稳定连续工作的效能验证。实验将BP-SA集成于掺铒环形激光腔中，在~60°C水温运行状态下进行测试。结果显示，中心波长~1567.3 nm、脉宽~538 fs的锁模脉冲能稳定维持超过200小时。在此期间，光谱宽度、中心波长及脉宽的标准偏差分别为0.0248 nm、0.0387 nm和2.3 fs，充分证明了BP-SA在高温高湿环境下的卓越稳定性。该方法为黑磷基器件在恶劣环境条件下实现光子学应用开辟了新途径。
关键词： 黑磷，光纤激光器，二维材料
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过TiS3原位热转化制备可调谐光电探测器为TiO2
摘要： 在二维材料研究中，氧化通常被视为导致电子和光电器件性能退化甚至失效的常见因素。然而在某些情况下，可控氧化能实现对二维材料带结构的广泛调控。特别地，我们展示了三硫化钛（TiS3）的可控氧化过程——这种层状半导体因其准一维电子/光电特性及1.1电子伏特的直接带隙而备受关注。当在空气中加热至300°C以上时，TiS3会逐步转化为带隙达3.2电子伏特的宽禁带半导体二氧化钛（TiO2），后者在光电化学和催化领域具有重要应用。本研究探究了单个TiS3纳米带的可控热氧化过程及其对基于TiS3光电探测器性能的影响。实验发现：经过连续热处理循环后，TiS3器件的截止波长会从初始值约1000纳米发生阶梯式缩短至450纳米。第一性原理与多体计算证实：随着氧含量增加和硫含量减少，氧硫化钛（TiO2-xSx）的带隙呈现增大趋势。
关键词： TiS3、二维材料、光电探测器、DFT GW、氧化、TiO2、拉曼光谱
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光辅助制备金属卤化物钙钛矿-二维纳米共轭体：对纳米晶体密度与形貌的调控
摘要： 我们报道了一种简便快速的激光诱导方法，用于将石墨烯基材料与金属卤化物钙钛矿纳米晶偶联。研究表明，仅需少量激光脉冲即可在不改变二维（2D）薄片原始形貌的前提下，实现金属卤化物纳米晶的修饰。同时，通过调节辐照脉冲次数可精准控制锚定纳米晶的密度。这种简便快速的室温方法为设计和开发钙钛矿-二维纳米复合材料提供了独特途径，通过将不同形貌和化学相的纳米晶与各类二维材料结合，展现出协同功能特性。
关键词： 氧化石墨烯、二维材料、光诱导过程、激光诱导合成、纳米粒子、阴离子交换、协同效应
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于二维材料无创定量成像的数字全息术
摘要： 数字全息技术因其能够测量复杂场，在从医学到计量的众多领域得到应用。本文利用数字全息技术的强大功能，对放置在SiO?/Si衬底上的二维过渡金属硫化物（如MoS?和WS?）进行定量成像，并测定其复折射率或层厚度。通过考虑TMDs从块体减薄至单层时不同的折射率，并通过全息术捕获反射光的振幅和相位，可以分辨出约0.7纳米厚的单原子层TMDs。利用全息术，我们还预测了厚TMD薄片中所含层数，该结果与原子力显微镜（AFM）的测量结果一致。通过Bland-Altman分析将我们的实验结果与标准AFM测量值进行比较，对于厚度在15至60纳米范围内的样品，其一致性限值<5纳米。我们的技术具有非接触、无损伤、无需扫描的特点，单次捕获即可获得几百微米见方的视场。为深入研究，我们还通过模拟演示了SiO?层厚度和激光波长对优化二维材料振幅和相位响应的关键作用。这些模拟可作为确定理想波长和SiO?层厚度的路线图，从而准确测定任意给定样品的折射率或厚度。
关键词： 数字全息术、原子力显微镜、层厚度、布兰德-阿尔特曼分析、过渡金属二硫化物、二维材料、复折射率
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过氧等离子体处理实现宽带响应的巨增强SnS?光电探测器
摘要： 层状二硫化锡（SnS?）因其高载流子迁移率和优异的光响应性而成为一种具有多功能性的重要半导体材料。然而，其本征缺陷硫空位（Vs）会导致费米能级钉扎（显著增加金属接触电阻），从而阻碍其电学和光电性能。本文采用氧等离子体处理来提升SnS?薄片的光电性能，从而在SnS?中引入人工亚带隙。结果表明，宽带光电探测（300–750 nm）性能显著提高。具体而言，在350 nm光照下，经O?等离子体处理的SnS?光电探测器光响应度从385提升至860 A W?1，外量子效率和探测率均提高一个数量级，同时上升时间（τ?）和衰减时间（τ_d）的光开关响应也提升了两个数量级。这种人工亚带隙既能增强光响应，又能拓宽响应光谱范围，为光电子应用开辟了新途径。
关键词： 宽带光电探测、二维材料、SnS?光电探测器、氧等离子体处理
更新于2025-09-23 15:19:57
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六方二维Be?N?单层的理论表征
摘要： 采用第一性原理密度泛函理论（DFT）计算评估了类石墨烯单层Be?N?的稳定性、几何结构、力学性能、光学及电子特性。研究发现Be?N?是具有较大带隙的半导体材料，其电子和空穴有效质量较小，这可能促进其在纳米电子器件中的应用。此外，优异的热稳定性、动力学稳定性和力学稳定性使其成为与石墨烯相当的材料。同时，Be?N?卓越的电化学性能使其成为独特材料，对Li、Na和K的理论容量可能分别达到974 mAh/g。该材料还能形成两种不同构型（N?-N?和N?-Be?）的类石墨层状块体结构。最后，Be?N?衍生物（如纳米带）也具有直接带隙，可通过几何和形貌约束精确调控至所需能级。基于这些优异特性，Be?N?及其衍生物在纳米电子学和电池技术领域具有广泛应用前景。
关键词： 密度泛函理论计算，二维材料，纳米带，电化学性质，电子性质
更新于2025-09-22 12:26:28