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oe1(光电查) - 科学论文

262 条数据
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  • 从五边形几何结构到二维材料

    摘要： 六边形是现有及预测二维（2D）材料原子结构中的主导性构建单元。众多二维材料所具备的丰富特性都源于其六边形结构单元。尽管关于二维六边形材料的综述文章已有很多，但本综述聚焦于一种较不常见的二维材料构建单元——五边形。我们首先介绍了15种能无缝隙密铺无限平面的凸五边形类型，随后通过密度泛函理论（DFT）计算将其中一种五边形构型（第2类五边形）与二维材料相关联，从而预测出可能通过实验合成的二维五边形材料。我们总结了这一新兴二维材料研究子领域的实验与理论进展，并提出了DFT计算可继续解决的若干问题以推动该领域发展。期望这篇简明综述能激发更多关于合成与设计新型二维五边形材料的实验与计算研究兴趣。

    关键词： 密度泛函理论计算，五边形几何结构，二维材料

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 门控可调谐热致金属-绝缘体转变在VO?中实现，并单片集成于WSe?场效应晶体管内

    摘要： 二氧化钒（VO?）因其在室温附近发生电阻率阶跃变化的金属-绝缘体相变（MIT），有望成为开关与传感器件的构建基础。实现VO?多功能应用的关键挑战在于通过场效应器件结构中的栅压调控相变。本研究展示了一种基于VO?微米线的栅控阶跃开关器件——该VO?微米线通过范德华堆叠与二维二硒化钨（WSe?）半导体实现单片集成。我们以VO?微线作为漏极接触、钛作为源极接触、六方氮化硼作为栅介质，制备了WSe?晶体管。观测发现该晶体管呈现双极传输特性，且电子分支电导率更高。在VO?相变临界温度以下，电子电流随栅压连续增大；接近临界温度时，电流在特定栅压下出现突变的非连续阶跃，表明接触的VO?相变由栅压介导的自热效应引发。本研究为通过二维半导体范德华堆叠开发栅控可调VO?器件奠定了基础，在电子与光子学应用领域具有重要潜力。

    关键词： 二维材料、场效应晶体管、二硒化钨、相变材料、二氧化钒、金属-绝缘体转变、范德华异质结构

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 量子书法：在二维材料平台上书写单光子发射器

    摘要： 我们提出一种将应变编码至二维材料（2DM）的范式，可在任意位置以纳米级精度确定性制备单光子发射器（SPEs）。该材料平台由置于可变形聚合物薄膜上方的2DM构成。当利用原子力显微镜探针施加足够机械应力时，2DM/聚合物复合材料发生形变，从而形成具有优异可控性与重复性的高度局域化应变场。研究表明，SPEs在这些纳米压痕处生成并定位，且单光子发射温度高达60K——这是该类材料报道中的最高温度。这种量子书法技术能实现SPEs任意图案的确定性排布与实时设计，便于其与光子波导、腔体及等离子体结构的耦合。除支持SPEs的灵活排布外，这些成果还为以纳米级精度向2DM引入应变提供了通用方法，为2DM及其器件的应变工程研究及未来应用提供了宝贵工具。

    关键词： 二硫化钨、原子力显微镜、二维材料、单光子发射器、应变工程

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 用于太阳能驱动将CO<sub>x</sub>转化为有价值化学原料的二维相关催化材料

    摘要： 发现改进的CO和CO?加氢制取高价值烃类燃料及醇类的化学工艺，对化工行业具有至关重要的意义。这类技术通过为废弃物流增值，既能减少人为CO?排放，又可降低化石燃料消耗。现有CO和CO?加氢的热催化技术能耗要求较高。目前正开发多种COx加氢替代技术，其中基于二维（2D）材料及其复合材料的太阳能驱动工艺尤为引人注目——这既得益于地球丰富的太阳能资源，也源于缺陷工程化二维材料在温和反应条件下对特定高价值产物的高选择性。本综述展示了二维基材料上太阳能驱动COx还原制烃类的最新进展。优化二维催化剂性能需要跨学科研究，包括催化剂电子结构调控与形貌控制、表面/界面工程、反应器设计以及密度泛函理论建模研究。通过现代原位表征技术解析二维相关催化剂的结构-性能关系，未来有望实现将CO和CO?还原为烯烃等高价值产物的实用光/光热/光电化学技术。

    关键词： 碳氢化合物、原料、二维材料、太阳能驱动转化、催化、一氧化碳/二氧化碳还原

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 用高电荷离子穿孔独立式二硫化钼单层膜

    摘要： 多孔单层二硫化钼（MoS2）是DNA测序和海水淡化等应用的潜力材料。本研究采用高电荷离子（HCIs）辐照技术，在MoS2中制备出结构明确的孔洞。令人惊讶的是，我们发现孔洞形成效率在较宽的势能范围内呈线性增长。与原子尺度模拟对比揭示：缺陷形成过程中，离子通过电子激发向材料传递能量起关键作用，并表明低势能离子至少会使孔洞边缘附近出现钼元素富集现象。原子级分辨率扫描透射电镜分析显示，孔洞尺寸与入射离子势能明确相关，证实高电荷离子辐照能有效制备孔径分布窄（约0.3-3纳米）、尺寸可控的孔洞。

    关键词： 二维材料、穿孔、离子辐照、分子动力学模拟、二硫化钼、高电荷态离子、扫描透射电子显微镜

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 二维Mo2C超导体的晶界与倾角依赖的输运特性

    摘要： 石墨烯和二硫化钼的晶界（GBs）已被广泛证实会显著影响其电子、热学、光学和力学性能。二维过渡金属碳化物（TMCs，即MXenes）是一类快速发展的新型二维材料家族，具有众多优异特性与广阔应用前景。然而二维TMCs的晶界结构及其对性能的影响仍属未知。本研究采用像差校正扫描透射电子显微镜结合电学测量技术，探究了高结晶性二维Mo2C超导体（二维TMC家族新成员）的晶界特征。该二维Mo2C超导体展现出独特的倾角依赖性晶界结构与电子输运特性：不同于已有二维材料报道，其晶界会根据倾角呈现特殊位错构型或锯齿状排列。更重要的是，我们发现了两种具有不同周期结构和晶体取向的新型周期性晶界。单晶界电学测量表明晶界结构强烈影响输运性能——正常态下随着倾角增大，晶界区域电子局域化效应逐渐增强；超导态中晶界临界电流强度显著降低，伴随晶界处超导性的局部抑制。这些发现为理解二维TMCs的晶界结构及其对二维超导性的影响提供了新认知，有助于通过晶界工程调控二维TMCs的性能。

    关键词： 位错、MXene、二维材料、晶界、超导性

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 一种用于大规模单层六方氮化硼晶体集成制造的剥离方法

    摘要： 六方氮化硼（h-BN）是除石墨外唯一已知由简单、稳定且非褶皱的原子级薄层构成的材料。虽然历史上以粉末形式用作润滑剂，但h-BN薄层作为终极薄绝缘体、屏障或封装材料具有特殊吸引力。目前几乎所有新兴电子和光子器件概念都依赖于从小块晶体剥离的h-BN，这限制了器件尺寸和工艺可扩展性。我们重点系统研究铂催化的h-BN晶体形成机制，通过集成化学气相沉积（CVD）工艺解决单层h-BN的集成难题——该工艺能在45分钟内生长出晶畴尺寸超过0.5毫米且连续融合的h-BN层。该工艺采用商用可重复使用的铂箔，并支持剥离工艺实现轻松洁净的h-BN层转移。我们展示了以原子层精度依次拾取组装石墨烯/h-BN异质结构的方法，同时最大限度减少界面污染。该方案可便捷结合其他层状材料，使CVD制备的h-BN能集成到高质量可靠的二维材料器件层叠结构中。

    关键词： 转移、催化剂、六方氮化硼、石墨烯、化学气相沉积、二维材料、异质结构、铂

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 电子级二维材料发展路线图

    摘要： 自2004年首次现代应用以来，二维（2D）材料持续展现出科学与工业潜力，为科学研究及纳米/原子尺度器件开发提供了广阔的材料平台。过去十年该领域研究的重点聚焦于二维半导体——通过维度调控、衬底工程、应变及掺杂等手段可调节其电子特性（Mak等2010《物理评论快报》105卷136805页；Zhang等2017《科学报告》7卷16938页；Conley等2013《纳米快报》13卷3626-30页；Li等2016《先进材料》28卷8240-8247页；Rhodes等2017《纳米快报》17卷1616-1622页；Gong等2014《纳米快报》14卷442-449页；Suh等2014《纳米快报》14卷6976-6982页；Yoshida等2015《科学报告》5卷14808页）。二硫化钼（MoS2）与二硒化钨（WSe2）因其固有且可调的特性、原子级厚度以及相对容易堆叠形成新型定制结构，成为近期电子技术集成研究的主要对象。然而要实现"走出实验室"的应用，必须推动大规模二维层状材料的合成与工程化技术发展，以制备出达到晶圆级规模的"剥离品质"二维层。本路线图旨在通过识别二维层材料能产生重大影响的关键技术领域，探讨实现电子级二维材料的合成与层工程方案，从而应对这一重大挑战。我们重点关注三个基础研究领域——必须在实验与计算两方面深入探索这些领域，才能为电子与光电子应用获得高质量材料。

    关键词： 过渡金属二硫化物、二维材料、重大挑战、技术驱动力、二维电子学、合成、路线图

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 用于高性能场效应晶体管的晶圆级转移多层二硫化钼

    摘要： 化学气相沉积（CVD）法合成半导体过渡金属二硫化物（TMDs）为构建下一代半导体器件提供了新途径。但由于其特定生长动力学（如表面能与界面能的竞争）限制，实现连续均匀的多层（ML）TMD薄膜仍具挑战。本研究采用逐层真空堆叠转移法获得均匀无损的ML-MoS?薄膜，在同一晶圆上制备了1L和2L-MoS?背栅场效应晶体管（FET）阵列并对比其电学性能。观测到2L-MoS? FET的场效应迁移率显著提升至32.5 cm2V?1s?1，较1L-MoS?（4.5 cm2V?1s?1）提高7倍。进一步制备1L-4L-MoS? FET以探究转移ML-MoS?的厚度依赖特性，测量结果表明：随着层数增加迁移率升高但电流开关比降低，证实2L和3L-MoS? FET可实现迁移率与开关比的平衡。通过双栅结构研究还展示了ML-MoS?沟道静电控制的改善。

    关键词： 场效应晶体管、转移、化学气相沉积生长、二维材料、二硫化钼

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 结构中的电流整流：ReSe2两侧的ReSe2/Au接触

    摘要： 二维材料的肖特基效应对于纳米级电子学具有重要意义。实验中将一片ReSe?薄片转移并悬置于金漏极与金纳米薄膜之间。该器件最初设计用于测量ReSe?薄片的输运特性，但在273至340K的实验过程中观测到整流现象，其整流系数约为10。通过系统分析微观结构与元素组成发现：从45°斜视扫描电镜图像可见，ReSe?薄片与金薄膜均与硅衬底接触。ReSe?/硅和硅/金接触分别构成p-n异质结与肖特基接触，这两种接触的不对称性导致了整流行为。基于热电子发射理论的预测结果与实验数据高度吻合。

    关键词： 二维材料，整流，ReSe2

    更新于2025-09-23 15:22:29