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应变效应增强的超灵敏二硫化钼纳米卷雪崩光电探测器
摘要： 二维材料及其衍生的准一维结构因其固有的光学和电学特性，为光电探测领域带来了令人难以置信的可能性。然而，由于原子级薄介质的光学吸收较低，光生载流子数量不足，这极大地限制了其性能。在此，我们通过二硫化钼（MoS2）纳米卷光电探测器，深入研究了雪崩倍增效应。结果表明，与二硫化钼片层相比，采用纳米卷结构后，由于应变效应引起的能带调制和谷间散射，触发雪崩倍增所需的阈值电场显著降低。因此，雪崩倍增能够有效提升光响应度超过10^4 A/W。此外，理论预测表明，增强的雪崩倍增效应可推广至其他过渡金属硫族化合物（TMDCs）。该成果不仅对理解二维材料的本征特性具有重要意义，还在高性能、低功耗光电探测方面展现出重要进展。
关键词： 超高灵敏度、纳米卷、二维材料、雪崩倍增效应、光电探测器
更新于2025-09-23 15:21:01
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三维空间中的二维晶体：胶体纳米颗粒中单层薄片的电子解耦
摘要： 二维晶体（即层状材料的单原子层）通常展现出光电子学应用所需的独特性质，例如更大的直接带隙以及谷自旋轨道效应。但由于其原子级厚度，材料用量过少成为光物理和光化学应用的瓶颈。本研究提出通过小分子表面活性剂插层形成二维晶体堆叠结构。第一性原理计算表明，极短链的甲胺表面活性剂可实现层间电子解耦。实验上通过观察乙氧基插层的WSe?和MoSe?多层纳米粒子（横向尺寸约10纳米及以上）出现强光致发光信号，证实了第6族过渡金属硫族化合物特有的间接-直接带隙转变现象。这种混合材料在保持单层典型电子特性的同时，实现了二维晶体的最高可能堆积密度。通过调节表面活性剂的化学势，可精细调控电子特性并有望消除缺陷产生的陷阱态。
关键词： 插层化合物、光致发光、光电子学、二维材料、异质结构
更新于2025-09-23 15:21:01
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二维二硫化钼纳米片在液/液界面组装的平铺单层薄膜
摘要： 通过两种不相溶液体平面界面的自组装平铺，已制备出主要由单层薄片构成且边缘紧密接触的二硫化钼（MoS2）双层纳米薄片薄膜。该工艺可生产数平方厘米范围的薄膜，总覆盖面积接近90%，其中超过70%的薄膜区域由无重叠的单层薄片构成。与旋涂和喷涂等"自上而下"技术制备的同等面积覆盖率薄膜相比，液/液组装法产生的未覆盖区域比例更低且厚度更均匀。原子力显微镜（AFM）测量的薄片覆盖数据显示，液/液组装产生的薄膜厚度变化规律明显区别于传统"自上而下"沉积法，这证实了液/液组装的二维限域效应能形成更均匀的薄膜?；诟帽∧ぶ圃斓难菔居贸⌒в骞埽‵ET）展现出0.73 cm2 V?1 s?1的迁移率和10?的开/关电流比，性能与采用类似结构、CVD生长或机械剥离单晶MoS2沟道材料的FET相当。本研究表明液/液界面可作为自组装高性能二维材料分散体系薄膜器件的有效工具。
关键词： 自组装、二维材料、覆盖度、器件制备、薄膜、泊松分布
更新于2025-09-23 15:21:01
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单层石墨烯上氢离子传输的电荷转移电阻模型与阿伦尼乌斯活化分析
摘要： 在嵌入Nafion的石墨烯|石墨烯|Nafion三明治结构的电化学氢泵电池中，测量了质子和氘离子跨单层石墨烯的传输速率随温度的变化关系。通过面积归一化的离子转移电阻获得石墨烯的离子传输速率，并以离子交换电流密度和标准异相离子转移速率常数进行解释。随后采用离子转移步骤的相遇预平衡模型，推导出质子或氘离子跨石墨烯传输这一基本微观步骤的速率常数。应用该速率模型解析质子与氘离子传输速率的变温数据，得到了石墨烯上基本离子传输步骤的活化能与指前因子：质子活化能Eact=48±2 kJ·mol?1（0.50±0.02 eV），氘离子Eact=53±5 kJ·mol?1（0.55±0.05 eV）。两者约5 kJ·mol?1的差值与O-H和O-D键振动零点能预期差异相符（尽管活化能数值存在不确定性）。质子与氘离子跨石墨烯传输的指前频率因子分别为8.3±0.4×1013 s?1和4.7±0.5×1013 s?1，这两个较大数值与Eyring-Polanyi方程预测的近单位传输系数情况相当。速率指前因子比值（H/D）为1.8，与O-H和O-D伸缩振动频率比1.3合理吻合。综合数据支持以下模型：质子与氘离子跨石墨烯传输主要是绝热过程，室温下传输速率差异主要源于活化能不同。
关键词： Nafion，质子传输，石墨烯，二维材料，氢泵送
更新于2025-09-23 15:21:01
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非平衡激光烧蚀过程中高发光二维GaSe纳米粒子集合体的气相形成
摘要： 过去几十年间，由于原子级薄层二维结构带来的优异光电与光子特性，层状二维材料的研究兴趣迅速攀升。当这些二维材料在横向维度上进一步受限至零维结构时，可形成具有新特性的二维纳米粒子与量子点。本文报道了一种非平衡气相合成方法，用于化学计量制备可能作为量子点应用的硒化镓(GaSe)纳米粒子集合体。研究表明，在氩气背景中激光烧蚀靶材会使激光产生的羽流凝聚，从而在气相中形成亚稳态纳米粒子。将这些纳米粒子沉积到基底上会形成纳米粒子集合体，随后通过后处理使纳米粒子结晶或烧结。我们系统研究了背景气体压力及结晶/烧结温度的影响，并采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、光致发光(PL)光谱和时间相关单光子计数(TCSPC)测量，探究了生长参数、形貌与所制备二维纳米粒子集合体光学特性之间的关联。
关键词： 基于激光的合成、二维材料、二维量子点、二维纳米粒子、激光烧蚀
更新于2025-09-23 15:21:01
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氢终止锗烯用于稳健的自供电柔性光电化学光电探测器
摘要： 作为石墨烯类似物家族中的后起之秀，锗烯凭借其独特的结构和电子特性，在电子和光电器件应用中展现出巨大潜力。研究表明，氢终止的锗烯不仅保持了与锗烯相近的高载流子迁移率，还具有直接带隙且表现出强烈的光-物质相互作用，在光电子学领域极具应用前景。本研究通过溶液剥离-离心法成功合成了厚度可控的少层锗烷（GeH）纳米片。无需复杂的微加工技术，仅以GeH纳米片薄膜作为活性电极，就开发出可拓展至柔性器件的稳健型光电化学（PEC）型光电探测器。该器件在零偏压下展现出2.9 μA cm?2的卓越光电流密度，在60至140 mW cm?2光照强度下具有约22 μA W?1的优异响应度，以及快速响应特性（上升时间tr = 0.24秒，衰减时间td = 0.74秒）。这种构建GeH基PEC型光电探测器的高效策略，为高性能、自供电、柔性光电探测器的发展开辟了新途径，同时也为锗烯的实际应用奠定了基础。
关键词： 光电化学光探测器，二维材料，锗烯，锗烷
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于少层PdSe2的场效应晶体管用于光电探测器应用
摘要： 我们展示了一种多层二硒化钯（PdSe2）高性能光电探测器。该探测器在激光照射（波长λ=655纳米，功率0.057毫瓦/平方毫米）下表现出0.15×10^10琼斯的光电探测率。转移特性中激光照射引发的负阈值电压偏移主要归因于光门控效应。对实验数据的系统分析表明，光门控效应和空间电荷限制传导共同参与了导电机制。我们观察到光生电流随光照强度呈对数增长，且停止照射后仍持续存在约200秒。电流的缓慢衰减被归因于光生载流子在PdSe2/SiO2界面及PdSe2结构缺陷处的俘获。我们还观测到与入射激光功率相关的可重复、稳定的时间分辨光响应。本研究可为后续探索如何充分发挥PdSe2在光电探测器应用中的潜力提供重要参考。
关键词： 二硒化钯，光电探测器，场效应晶体管，二维材料，光响应
更新于2025-09-23 15:21:01
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二维材料中光机械驱动的快速马氏体相变
摘要： 扩散相变材料（如Ge-Sb-Te合金）被用于可重写非易失性存储器件。但微型化设备对读写速度和能耗的持续追求，要求在超薄材料中实现光驱动的无扩散相变方案。受光学镊子启发，本研究通过理论与计算证明：特定频率的线偏振激光脉冲可驱动二维铁弹材料（如SnO和SnSe单层）的超快无扩散马氏体相变——其中晶胞应变作为影响各向异性介电函数与电磁能量密度的广义坐标被"镊取"。当激光功率分别达到2.0×101? W/cm2和7.7×10? W/cm2时，铁弹SnO与SnSe单层两种90°取向变体间的相变势垒消失，可在皮秒级内发生位移式畴变。这种光机械马氏体相变（OMT）的能量输入绝热热极限，至少比Ge-Sb-Te合金低两个数量级。
关键词： 马氏体相变、铁弹性/铁电性、二维材料、介电函数、密度泛函理论、光力学
更新于2025-09-23 15:21:01
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单层MoS?在SrTiO?单晶衬底上的外延生长及其在纳米电子学中的应用
摘要： 在SiO2等非晶基底上生长的单层二硫化钼（MoS2）晶体呈随机取向。然而当MoS2生长在晶体基底上时，其晶体形貌与取向也会受到与基底外延相互作用的影响。本文展示了化学气相沉积法在三种不同晶面终止的单晶钛酸锶（SrTiO3）基底上生长MoS2的结果：在SrTiO3(111)面上，单层MoS2晶体形成具有两种主要取向的等边三角形，其<21?1?0>型方向（即硫端边缘方向）与基底<11?0>型方向对齐，这种排列可实现七个MoS2晶胞与四个SrTiO3晶胞近乎完美的共格外延；在SrTiO3(110)面上，MoS2晶体倾向于使其边缘与基底的<11?0>和<11?2?>方向对齐——这两个方向都能提供有利的共格晶格匹配，从而导致晶体形变并产生光致发光可检测的附加应变；当三角形MoS2晶体生长在SrTiO3(001)面上时，其边缘同样优先与基底的<11?0>方向对齐。若将界面范德华（vdW）键合强度与晶格最大匹配度相关联，这些现象就能得到合理解释。因此本文关键发现是：MoS2与SrTiO3基底间的vdW相互作用通过外延关系决定了支撑晶体的形貌与取向?？煽氐木迦∠蚴沟迷诙嗪诵纬晌坏闾跫氯阅苌ご竺婊齅oS2薄片，从而最小化晶界数量并优化材料电子特性（如电荷迁移率），这对单层MoS2在下一代纳米电子器件中的应用至关重要。
关键词： 拉曼光谱、范德华外延、扫描隧道显微镜、钛酸锶、二维材料、化学气相沉积、二硫化钼、光致发光光谱
更新于2025-09-23 15:21:01
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持久的兴奋
摘要： 二维材料的原子级乐高乐园已成为科学家们频繁探索的领域，这里拥有丰富的构建模块，可创造出几乎无限堆叠构型的研究对象。当两个或更多单层材料组合形成具有弱相互作用组分层的同质或异质人工结构时，真正的范德华（vdW）架构就此诞生。这类人造结构能呈现与单层材料截然不同的电子、光学和磁学现象。一个典型例证是新型激子的出现——其中电子与空穴分处不同层间。虽然"层间"或"间接"激子的形成并非范德华结构独有（目前已在过渡金属二硫化物TMD双层中观测到此类现象），但源自二维极限下本征谷物理特性和增强库仑相互作用的二维材料独特性质，为研究开辟了激动人心的新方向。同样，利用长寿命层间激子实现高温激子凝聚这一广受讨论的设想，仍是尚待实验验证的可能性。与单层材料相比，范德华层状结构还具有额外自由度：由激子特性对层间相互作用及组分单层结构排列的敏感依赖性所决定的扭转角。从实际应用角度看，这一独特特性尤为重要，它为层间激子的工程调控提供了全新手段。
关键词： TMD异质双层、激子、二维材料、范德华结构、层间激子
更新于2025-09-23 15:21:01