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大规模少层αMoO?再结晶薄膜中的双极忆阻现象
摘要： 对二维（2D）氧化物材料的研究并不常见，主要原因是从体块晶体剥离制备器件结构时难以获得足够大的晶粒尺寸。在层状氧化物材料中，三氧化钼（αMoO3）因其宽禁带和高空穴迁移率而备受关注。本文报道了适用于纳米加工的高度均匀、大规模、双极型少层αMoO3的生长。在最大10×10 mm2的样品中观察到约5 μm量级的晶粒尺寸，具有六边形晶界且表面粗糙度小于500皮米均方根值。观测到层状原子结构αMoO3特有的精确[010]晶向。实测带隙能量约为2.8 eV。多晶薄膜在常温空气中的载流子迁移率为：空穴2.28 cm2 V?1 s?1，电子3.18 cm2 V?1 s?1。简单场效应器件结构表现出双极型载流子输运特性，产生忆阻器器件特征，这归因于这些晶体中电子与声子强耦合产生的极化电场。
关键词： 双极型、二维材料、氧化钼、忆阻器
更新于2025-09-23 15:21:01
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二维层状氧化石墨烯薄膜与微环谐振器集成以增强非线性光学效应
摘要： 将层状二维氧化石墨烯（GO）薄膜与微环谐振器（MRRs）集成，实验验证了非线性光学的增强效果。采用大面积、无转移、逐层可控的GO涂覆方法，在互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容的掺杂二氧化硅MRRs上集成了均匀涂覆（1-5层）和图案化（10-50层）的GO薄膜，并精确控制薄膜厚度。图案化器件进一步通过光刻和剥离工艺实现薄膜位置与涂覆长度的精准调控。针对不同泵浦功率和共振波长的四波混频（FWM）测量显示：均匀涂覆单层GO的器件效率提升约7.6 dB，而图案化50层GO器件的效率提升达10.3 dB。该测量结果与理论高度吻合——FWM效率的提升源于GO薄膜的高克尔非线性和低损耗特性，以及MRRs内部强烈的光-物质相互作用。通过FWM测量还提取了GO三阶非线性随层数和泵浦功率的变化规律，揭示了GO薄膜从二维单层向准体相行为演变的物理本质。这些结果证实了集成二维层状GO薄膜的光子谐振器具有优异的非线性光学性能。
关键词： 四波混频、氧化石墨烯、微环谐振器、集成光学、克尔非线性、二维材料
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于脉冲激光沉积技术生长的MoS2层的高性能紫外光电探测器
摘要： 采用脉冲激光沉积（PLD）技术制备了基于二硫化钼（MoS2）层的高效紫外（UV）光电探测器。通过改变激光脉冲次数，系统研究了单层至十层MoS2的光响应特性，以探究层数对光电测量的影响。通过拉曼光谱和光致发光（PL）测试确认了高质量MoS2层的生长——在100脉冲条件下生长的MoS2层显示出特征拉曼声子模（E12g和A1g分别位于383.8 cm-1和405.1 cm-1），其光致发光谱在625 nm附近呈现B激子峰，证实了高质量MoS2层的生长。原子力显微镜（AFM）厚度分析和截面高分辨透射电镜（HRTEM）显示生长层厚度分别为2.074 nm和1.94 nm，确认为三层MoS2结构。X射线光电子能谱（XPS）显示该三层样品具有钼硫双峰特征（Mo4+ 3d5/2,3/2和S 2p3/2,1/2），证实其纯MoS2相化学状态且无氧化钼存在。以氧化铟锡（ITO）为接触电极的动态光电测试表明：在24 μW入射激光功率（λ=365 nm）下获得3×104 A/W的优异响应度，在2 V低偏压下实现1.81×1014 Jones的超高探测率。这些成果为开发低功耗、高效率的MoS2基紫外光电探测器提供了重要依据。
关键词： 脉冲激光沉积技术（PLD）、二维材料、紫外光电探测器、ITO电极、截面透射电镜（TEM）、拉曼光谱、MoS2层、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）
更新于2025-09-23 15:19:57
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与薄膜生长和加工相关长度尺度下的激光等离子体：模拟与实验
摘要： 在脉冲激光沉积过程中，薄膜生长由激光产生的等离子体介导，其特性对控制薄膜微观结构至关重要。二维材料的出现重新激发了人们利用这种烧蚀等离子体来调控原子级薄体系生长与加工的兴趣。为此，需要定量掌握参与材料过程的等离子体组分的密度、电荷态和动能。本研究针对距离烧蚀靶材数厘米的激光诱导等离子体展开（该尺度与材料生长改性的实际长度相符），通过采用自适应笛卡尔网格求解器快速实现了激光烧蚀/等离子体膨胀模型。将氪氟准分子激光烧蚀铜的模拟结果与朗缪尔探针及光学发射光谱测量数据进行对比，发现等离子体屏蔽阈值、组分电离态及离子动能的模拟预测与实验数据高度吻合。当激光能量密度为1-4 J/cm2时，羽流主要由中性铜原子(Cu?)构成，膨胀前沿仅含少量铜离子(Cu?)和电子；而更高能量密度(如7 J/cm2)会产生富铜离子等离子体，其完全电离的前沿区域以二价铜离子(Cu2?)为主导。两种工况下模拟均显示存在低密度高温等离子体膨胀前沿，该高电离度区域可能对二维材料的掺杂、退火及动力学驱动相变具有重要作用。
关键词： 脉冲激光沉积、等离子体诊断、二维材料的等离子体处理、激光等离子体模拟、二维材料、激光烧蚀、等离子体辅助加工
更新于2025-09-23 15:19:57
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采用激光烧蚀法制备的掺杂金纳米粒子的PMMA-BN复合材料
摘要： 作为一类层状材料，二维（2D）材料因其固有特性在下一代纳米技术器件中的应用而受到全球广泛关注。我们日常生活中随处可见含碳的二维材料，例如石墨、金刚石等。当前正通过结合二维材料与聚合物来制备新型功能材料的研究也在进行中。六方氮化硼（h-BN）作为一种二维材料被分散于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚苯乙烯（PS）中。经聚合物包覆的h-BN复合材料展现出更高导热性和更强机械强度等性能提升。本研究合成了PMMA、h-BN与金纳米颗粒的复合材料。通过在丙酮中采用纳秒激光烧蚀法（室温条件下持续120分钟）制备了氮化硼纳米结构。将PMMA颗粒溶于丙酮溶剂后，与h-BN及金胶体溶液混合制得PMMA薄膜。采用扫描电子显微镜（SEM）和紫外-可见光谱对制备的复合薄膜进行表征。这类独特的二维纳米复合材料为未来电子器件及纳米复合材料相关应用领域展现了开发潜力。
关键词： 金纳米颗粒、纳米复合材料、二维材料、聚甲基丙烯酸甲酯、激光烧蚀、六方氮化硼
更新于2025-09-23 15:19:57
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g-AlxGa1-xN合金的第一性原理研究：平面与褶皱结构
摘要： 基于第一性原理研究了具有平面和翘曲结构的g-AlxGa1-xN合金的基本性质。结果表明，g-AlxGa1-xN合金的带隙可调，使其成为未来发光应用的有前途候选材料。对于二维平面单层结构，g-AlxGa1-xN合金的带隙随Al浓度增加而单调递增。相比之下，对于翘曲结构，随着Al浓度增加，合金结构的带隙先增大后减小，在Al0.5Ga0.5N合金处可获得最大带隙值。平面结构的ε峰和吸收系数发生蓝移，而翘曲结构的则发生红移。两类结构在深紫外区均呈现两个明显的吸收峰，因此深紫外发射被认为是g-AlxGa1-xN合金的显著特征，表明该合金在未来的紫外发光应用中具有潜在用途。
关键词： g-AlxGa1-xN合金、电子结构、光学性质、二维材料、第一性原理
更新于2025-09-23 15:19:57
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非易失性可编程二硒化钨（WSe?）光电探测器
摘要： 具有非易失性存储功能的新型光电器件是诸多应用领域的重要组成部分，其应用范围涵盖以光学刺激作为附加参数的光电随机存取存储器，到试图模拟人脑工作模式的人工神经形态网络等复杂系统。近年来，二维材料因其优异的光电特性和对外部电场的高灵敏度，成为构建此类存储型光电器件的理想候选材料。本研究报道了一种可作为非易失性可编程光电探测器工作的二硫化钨（WSe2）单层p-n结器件——通过采用内置电荷俘获层的分裂栅极结构，该器件能长期保持用户预设的响应度值。配置完成后，该探测器无需外加偏置电压即可作为自驱动光电探测器工作，同时依靠浮栅存储的电荷也无需外部门极电压。此外，该器件展现出卓越性能：在约270 W m?2白光照射下开路电压达1 V左右，填充因子高于30%，并具备快速响应特性。这种可编程光电探测器为构建更复杂的图像传感系统提供了全新核心元件概念。
关键词： 可编程光电探测器、二硒化钨、二维材料、光电探测器、浮栅、非易失性存储器
更新于2025-09-23 15:19:57
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二维过渡金属二硫化物双层中热控层间堆叠位移的原位原子级研究
摘要： 我们发现由于样品加热过程中引入的应变，过渡金属二硫化物（TMD）双层中会出现层间堆叠位移，这归因于一层相对于另一层的波纹效应。通过使用配备原位加热样品台的环形暗场扫描透射电子显微镜研究了层间堆叠的原子结构。加热前，双层显示出均匀的AA9和AB层间堆叠。加热时，观察到对比度变化，这与由波纹引起的原子尺度上的层间堆叠变化相关。当冷却至室温时，这些对比特征消失，证实这是一个与缺陷或空位无关的可逆过程。由于底层附着在由Si3N4制成的原位加热芯片上，而顶层与下层TMD层通过弱范德华力接触，两层在热膨胀过程中受到不同的力。
关键词： 过渡金属二硫化物、热膨胀、扫描透射电子显微镜、层间堆叠、二维材料
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于光电子应用的大规模MoS?/WS?、WS?/MoS?、WS?/石墨烯和MoS?/石墨烯二维-二维异质结构的金属有机气相外延生长
摘要： 大多数关于二维材料（光）电子器件的研究都依赖于嵌入传统三维半导体、电介质和金属中的单原子层。然而，通过不同二维材料的异质结构，可以降低缺陷密度、优化载流子或激子传输过程并提高稳定性，从而定制二维组件的性能。这为新型器件设计提供了额外且独特的自由度。二维层近乎无限的潜在组合方式催生了许多引人入胜的应用。与机械堆叠不同，金属有机气相外延（MOVPE）技术有望实现具有洁净锐利界面、大面积高度均匀的二维层堆叠。本文展示了在2英寸蓝宝石（0001）衬底上直接连续生长MoS?/WS?和WS?/MoS?异质结构的MOVPE工艺，首次报道了仅采用MOVPE技术制备大面积MoS?/石墨烯和WS?/石墨烯异质结构，并分析了生长时间对WS?在石墨烯上成核的影响。
关键词： 金属有机气相外延、二硫化钨、二硫化钼、异质结构、二维材料、石墨烯、光电子应用
更新于2025-09-23 15:19:57
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二维屈曲Lieb晶格的实验实现
摘要： 具有李布格（Lieb）晶格的二维材料拥有奇异的电子能带结构。这类体系在自然界中并不存在，且因其结构不稳定性也难以在实验室中获得。本研究通过分子束外延技术，实验实现了铝基底上锡覆盖层的二维系统。得益于有利的界面相互作用，锡原子在铝（100）表面的特定排布形成了稳定的起伏李布格晶格。理论计算表明该李布格晶格能带结构中存在部分断裂的节线环，以及具有自旋轨道耦合效应的拓扑非平庸绝缘态。通过角分辨光电子能谱实验表征了该体系的电子结构，揭示了最表层铝原子与锡原子间的杂化态。我们的工作为构建基于李布格晶格的二维量子材料提供了有效方法。
关键词： 李布晶格、节线、几何结构、拓扑绝缘态、自旋轨道耦合、二维材料
更新于2025-09-23 15:19:57