Advanced Materials報導王琳教授課題組二維材料能帶工程新成果
2020-12-04 西北工業大學新聞網西工大新聞網3月25日電（王琳教授課題組）近年來，探索二維材料的新類型及將它們自由組合成二維範德華爾斯異質結，極大地促進了新奇基礎物理現象的湧現和超薄型微納器件的優化。然而，有限種類的二維半導體(如過渡金屬硫化物和黑磷大多是窄帶隙半導體)嚴重限制了不同類型異質結的靈活設計及其光電特性研究。另外，過渡金屬硫化物（TMDs），因具有可見光範圍內的能量帶隙與優異的光電性能，成為了最熱門的二維半導體材料。但前期理論和實驗結果證明，大多數TMD/TMD構築的二維異質結為二型（Type-II）；雖然黑磷能與某些TMD材料可以形成一型異質結（Type-I），但受限於黑磷的窄能隙，對TMD螢光行為都是淬滅作用。基於此，開發一種寬禁帶半導體材料，通過與不同TMD材料形成不同類型異質結而造成不同的光與物質相互作用和光電性能調控，對基於二維材料的光電器件和界面物理研究是具有重要研究意義的。
近日，西北工業大學柔性電子研究院黃維院士團隊的王琳教授課題組首次製備了單層及少層的寬禁帶半導體PbI2二維原子晶體，並且採取的溶液法簡單、快速、有效（整個生長過程短於5分鐘)，有利於大面積和高產量的製備。當與不同單層過渡金屬硫化物可以組合不同類型異質結，既可以形成有利於提高發光效率的一型異質結(如MoS2/PbI2)，又可以形成有利於應用在光伏器件的二型異質結(如WS2/PbI2和WSe2/PbI2)，實現了原子級碘化鉛對二維過渡金屬硫化物材料光學性質的調控，充分展現了其在二維材料能帶工程中的靈活性和多樣性，在新型微納光電器件領域有著廣闊的應用前景。
相關成果以題為「Band Structure Engineering of Interfacial Semiconductors Based on Atomically Thin Lead Iodide Crystals」發表在Advanced materials，2019，1806562。該成果也被最新AM選作內封面文章。
文章連結：https://doi.org/10.1002/adma.201806562
附：
利用溶液法簡單快速合成了原子級厚度、形狀規則、不同厚度的二維原子晶體PbI2，發現其具有獨特的光學特性，並能夠通過界面能帶工程與其他二維材料構建多類型的異質結。例如PbI2與單層MoS2形成Type-I界面能級排列，使MoS2發光增強，而與單層WS(Se)2形成Type-II的界面能級排列，使WS(Se)2的發光淬滅。標尺：5μm。
（審稿：官操）
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