二维材料段镶锋 化工院段镶锋课题组在二维状半导体材料领域取得突破性进展
我校化学化工学院段镶锋课题组,与化学化工学院俞汝勤院士和物理学院潘安练科研团队合作,在二维层状半导体材料的制备和性能调控方面取得了突破性进展。
课题组通过精确调控二维材料的化学成分和电子结构,在国际上率先制备出了具有原子级厚度的二维半导体横向异质结;并成功示范了其在光电检测器、光伏效应和反相器方面的潜在应用。该方面的研究推动了二维层状半导体材料的功能化和器件化,这是其在电子和光电子领域实际应用的关键。
研究成果发表在国际纳米科技领域的顶级期刊《自然·纳米技术》(Nature Nanotechnology, 2014, 9, 1024–1030;影响因子高达33)上,该论文第一作者是博士生段曦东。
二维材料如石墨烯、单层和少层硫化钼(MoS2)、硫化钨(WS2)等是近年来新开发出来的材料,具有优异电学、光学和力学等性能,在新一代电子和光电子器件方面(如低能耗、低成本柔性显示器件,新型光电子和量子器件和传感器件等)有着重要的应用潜力。和传统的硅材料半导体工业类似,新型二维层状材料异质结是制备各种光电子器件的基础。
研究团队通过改进传统的化学气相沉积(CVD)装置,发展了原位改变气相反应物技术,这是获得横向异质结的关键。这种原位改变气相反应物的技术对制备横向异质结具有通用性,如研究团队利用该技术还成功制备出了MoS2/MoSe2单层横向异质结。
在此基础上,研究团队利用这些横向异质结制备了一系列的功能器件,包括P-N结二极管、光检测器和反相器等。
国际上另有两个研究团队几乎同时开展了类似的研究 (Nature Materials, 2014, 13,1096; Nature Materials, 2014, 13, 1135)。
在这场激烈的科研竞争中,湖南大学科研团队的数据最充分,而且详细示范了其电子和光电子器件应用。论文自2014年9月28日在网上在线登出后,已成为《自然· 纳米技术》杂志的点击量最高的文章之一。《自然· 材料》和nanotechweb.org网站等多家专业期刊和媒体也进行了专门报道。
本研究工作得到了国家自然科学基金、学校"985"高层次引进人才建设经费和化学化工学院的大力支持。
