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oe1(光电查) - 科学论文

262 条数据
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  • 人工智能算法实现工业级石墨烯表征

    摘要： 目前尚无表征方法能快速完成工业规模生产的二维材料质量检测，这阻碍了二维材料在众多行业产品制造中的应用。本研究报道了一种人工智能辅助拉曼分析法，可无损快速检测厘米级石墨烯样品的质量。我们通过设计化学气相沉积法制备石墨烯，获得了两种厘米级样品：层间加岛状结构与逐层生长的石墨烯薄膜?；谡庑┭罚颐墙藜喽窖八惴ㄓ胱远馄准际跸嘟岷?，将从层间加岛状与逐层生长石墨烯薄膜分别采集的20,250组和18,000组拉曼光谱精确聚类为五类和两类——每个聚类代表具有不同层数与堆叠顺序的石墨烯微区。例如根据拉曼特征峰可判定，逐层生长石墨烯薄膜中的两个聚类分别对应单层与双层石墨烯。该智能拉曼分析系统完全自动化（无需人工操作），具有极高可靠性（准确率达99.95%），且可推广至其他二维材料，为未来二维材料在各领域的工业化应用铺平了道路。

    关键词： 无监督学习、石墨烯、二维材料、拉曼光谱

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 单晶α-MoO3层在层状材料生长模板上的范德华外延生长

    摘要： 通过简单地在环境条件下蒸发非晶氧化钼薄膜，单层和多层α-MoO3纳米片成功生长于二维衬底上。尽管存在较大晶格失配，单晶α-MoO3纳米片（无晶界）仍能外延生长于多种二维衬底。生长过程中，准稳态单层α-MoO3首先覆盖二维衬底，随后额外层持续堆叠生长于首层之上。随着厚度减小，α-MoO3带隙从2.9 eV增大至3.2 eV。此外，由于氧空位和表面吸附物作用，合成的α-MoO3呈现高度n型掺杂且功函数较小。因此α-MoO3场效应晶体管(FET)展现出典型n型导电特性。该工作揭示了超薄α-MoO3在二维材料电子器件中的巨大潜力。

    关键词： 功函数、范德华外延、能带结构、空位、过渡金属氧化物、稳定性、二维材料、晶格失配、晶体管、异质结构

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过化学气相沉积中材料厚度的光刻编码实现混合单层/体硒化钨晶体管

    摘要： 其类块体（三维）部分可用于金属接触及向金属二硫化物（TMD）晶体管高效注入电荷；由于二维材料中载流子数量较少，研究表明在化学气相沉积TMD薄膜前对生长衬底进行光刻预构图，能将TMD材料塑造成纳米级混合二维/三维结构——相比传统块体肖特基势垒，这种结构能显著提升性能。我们通过氧化铪区域的光刻图案化，在裸露二氧化硅区生长出单层（二维）区域作为具有优异迁移率的晶体管沟道，并形成类肖特基势垒。对于单层过渡半导体而言，金属接触的屏蔽效率低下会导致大耗尽区，这是其性能的重要限制因素。我们在接近100°C的实际工作温度下（通过300nm氧化层），观察到底部栅控TMD生长器件具有近100 cm2V?1s?1的迁移率和>10?的开/关比。类块体三维WSe?在氧化铪位置生长，而二维区域则形成相对较长的沟道（>5微米）且无需其他接触优化。该工艺通过在SiO?/Si衬底上预先光刻图案化二氧化铪（IV）薄膜，使单层混合材料在裸露二氧化硅区域生长。系统评估了器件的传输数据，由此可提取混合单层材料的肖特基势垒高度等基本特性。

    关键词： 二硒化钨，肖特基势垒，过渡金属硫族化合物，二维材料

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 具有高效光电双调制与多功能性的MoS?/PTCDA混合异质结突触

    摘要： 正如生物突触为神经系统提供基本功能一样，人工突触器件是神经形态网络的基本构建单元；因此，开发新型人工突触对神经形态计算至关重要。本研究通过利用二维无机与有机半导体之间的能带排列，报道了首个基于二硫化钼（MoS2）/苝-3,4,9,10-四羧酸二酐（PTCDA）混合异质结的多功能突触晶体管，该器件展现出卓越的短时程可塑性（STP）和长时程可塑性（LTP）。得益于精心设计的能带结构，通过异质结构界面处的载流子转移实现了稳健的电学与光学调制——这至今仍是极具挑战性的任务。在电学调制中，通过栅极电压调节可在同一器件内同步实现突触抑制与兴奋。值得注意的是，通过增加电学调控次数可获得最低3%的抑制效应和最高500%的易化效应，且对不同频率信号的响应显示出动态滤波特性。该器件展现出STP与LTP的灵活可调性，突触权重变化高达60，其光学调制性能远超先前研究。这种全二维MoS2/PTCDA混合异质结人工突触为急需的神经形态计算器件开辟了全新路径。

    关键词： 混合异质结突触、光电双调制、二维材料

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过表面合金形成揭示金在二维二硫化钼生长中的作用

    摘要： 通过一系列对照实验确认了在金辅助化学气相沉积（CVD）二硫化钼过程中形成了钼-金表面合金。我们采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）系统在受控环境中进行二维二硫化钼生长。依次注入钼和硫前驱体时，在二氧化硅/硅基底上未生成任何二硫化钼，但在金基底上生长出原子级薄层二硫化钼，表明形成了合金相。对样品截面的透射电子显微镜观察证实该合金相仅存在于近表面区域。这些结果表明反应中间体为表面合金，且金在金辅助CVD中的作用是在近表面形成原子级薄的钼储备层。该机制与不涉及任何合金相形成的MOCVD有明显区别。

    关键词： 二硫化钼、表面合金、二维材料、化学气相沉积、金属有机化学气相沉积

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 二维ReS2薄膜中声子模式、光学常数及光学带隙的温度依赖性

    摘要： 通过拉曼光谱和反射光谱研究了化学气相沉积法在SiO2/Si衬底上制备的大面积十层ReS2薄膜的光学性质随温度的变化。当温度从140 K升至320 K时，十八个拉曼声子模式频率发生约3 cm-1的红移。在0.46-6.52 eV光子能量范围内测得光学常数(n和k)随温度升高呈现蓝移。303 K时观测到1.53 eV、2.98 eV、4.25 eV和5.37 eV处的四个带间跃迁(Ep1、Ep2、Ep3和Ep4)，其数值随温度升高而增大，这些物理起源可归因于不同的带对带直接电子跃迁。ReS2薄膜的光学带隙从303 K时的1.36 eV增至383 K时的1.38 eV。基于第一性原理计算结果，带隙从正常晶格常数时的1.32 eV增至1.1倍晶格常数时的1.40 eV。这是由于Re 5d轨道与S 3p轨道间的耦合减弱，导致能级简并趋势增强且能级分裂减小，使得带隙随温度升高而增大。

    关键词： 光学常数、ReS2薄膜、二维材料、声子模式、光学带隙

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 选择性生长单层半导体以实现多样化的突触结点

    摘要： 大脑通过突触网络进行信息计算，对图像/视频识别、自主学习和决策等认知行为起着至关重要的作用。传统半导体和忆阻器件构建合适突触网络时面临关键难题：单个突触需多个晶体管的空间密度问题、忆阻器中可靠导电细丝的形成问题，以及利用两端器件结构模拟多样化兴奋/抑制性突触可塑性问题。本研究报道了具有可控电导可塑性的多种掺杂二硫化钼（MoS2）选择性生长技术，可用于模拟多样化突触连接。研究发现单层MoS2的电导可塑性源于两端器件结构中电极附近结区的电阻加热效应，以及MoS2沟道中载流子浓度依赖的金属-绝缘体转变。我们演示了时空突触求和过程，其中合适的突触后膜电位发放可针对认知过程进行设计。与先前报道的原子级薄材料三端突触器件相比，具有柔性突触强度的两端器件在集成三维神经网络方面更具优势。这为二维材料作为人工神经网络中集成突触功能的潜力领域提供了新见解。

    关键词： 化学气相沉积、金属-绝缘体转变、缺陷工程、二维材料、突触结点

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • [纳米科学与技术] 硅烯（预测、合成与应用）|| 硅烯表面功能化

    摘要： 对于二维材料而言，其显著特性在于所有原子均暴露于表面，因此通过表面处理来调控材料结构与性能变得直接可行。与石墨烯类似，硅烯近乎零能隙的特性阻碍了其在电子和光电器件中的应用。针对石墨烯，学界已广泛探索通过氢化、卤化、氧化等官能化手段来调控其电子结构。然而，石墨烯稳定的芳香π键网络使其化学惰性极强，难以与外来原子成键——例如石墨烯表面的氢原子通常形成团簇而非有序结构。相比之下，硅烯具有sp2-sp3杂化键合特性，更易于修饰或官能化。自硅烯研究初期起，关于其氢化、卤化及氧化的理论研究就在文献中大量涌现。近年来，硅烯官能化的实验成果也日益增多。当前亟需对这一快速发展领域的研究进展进行综述。本章将分别探讨氢化、卤化及氧化改性：每节首先阐述理论预测，继而介绍最新实验成果，最后对该领域进行总结与展望。

    关键词： 电子结构、硅烯、功能化、卤化、二维材料、氢化、氧化

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • [纳米科学与技术] 硅烯（预测、合成与应用）|| 锗烯：硅烯的孪生姐妹

    摘要： 在发现首个二维材料石墨烯后不久，许多其他二维材料相继问世。由于具有s2p2型电子结构，周期表中"碳族"元素（即硅、锗和锡）作为潜在二维材料备受关注。石墨烯的硅、锗和锡类似物分别被称为硅烯、锗烯和锡烯（或称斯坦烯），它们与石墨烯共享诸多特性，但也存在若干显著差异。本文将简要介绍锗烯的研究现状，概述其多种合成路径，并详细阐述其结构与电子特性以及在新型电子器件中的应用潜力。

    关键词： 硅烯、二维材料、电子特性、合成、锗烯

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 二维垂直异质结构的拆解

    摘要： 作为讨论最广泛的领域之一，纳米材料的组装一直备受研究关注。然而其逆过程——解组装，目前仍局限于生物分子范畴。特别是在新兴的二维研究领域，解组装问题尚未得到探索。受DNA分子通过破坏分子间氢键实现解组装的启发，本研究首次通过削弱层间范德华力实现了二维垂直异质结构（2DVHs）的解组装。以ReS2/WS2垂直异质结构为例，成功将其解离为独立组分。通过密度泛函理论计算研究了2DVHs的解组装过程，模拟显示解组装促进剂首先激活异质结构，随后层间范德华力减弱导致结构解体。该解组装过程证明其具有拓展为通用策略的巨大潜力，可应用于其他二维超结构的解组装。

    关键词： 异质结构、解离、二维材料、范德华相互作用、解离促进剂

    更新于2025-09-23 15:21:01