先進微納能源與傳感系統(tǒng)研究團隊在新型二維原子晶體材料研究方面取得重要進展

材料科學與工程學院先進微納能源與傳感系統(tǒng)研究團隊首次提出了一種對二維原子晶體材料二硫化鉬（MoS2）表面缺陷進行無損、精確、高效、穩(wěn)定修復的全新策略，相關(guān)成果于近日發(fā)表在Nature系列著名學術(shù)期刊《自然·通訊（Nature Communications）》。

以MoS2為代表的類石墨烯新型二維半導體材料厚度在1nm左右，因具有優(yōu)異的光學、電學和力學性能而備受研究者的青睞。單層MoS2結(jié)構(gòu)中隨機存在著空位和團簇兩類缺陷，而使材料本征性能產(chǎn)生了極大的不確定性。因此，探索一種高效、穩(wěn)定的缺陷修復方法對于MoS2走向應用具有重要意義。圍繞這一目標，國內(nèi)外科學家已經(jīng)開展了大量研究工作，但是修復后的穩(wěn)定性和修復區(qū)域的可控性仍是制約其發(fā)展的核心問題。

先進微納能源與傳感系統(tǒng)研究室的博士生張先坤、青年教師張錚、廖慶亮、康卓提出利用有機導電材料的表面弱酸穩(wěn)定劑將MoS2表面的硫團簇修復到硫空位中，實現(xiàn)了MoS2結(jié)構(gòu)缺陷的無損自修復，修復后MoS2的電子濃度得到了精確調(diào)控，功函數(shù)顯著提高。將上述修復方法與微納加工手段相結(jié)合，對MoS2缺陷進行精確區(qū)域可控修復，成功構(gòu)建了單層面內(nèi)MoS2同質(zhì)結(jié)，實現(xiàn)了穩(wěn)定的自驅(qū)動光電探測功能。采用這種修復方法構(gòu)建的器件，具有簡便、高效、無污染、高精度可控、穩(wěn)定等獨特優(yōu)勢，可在空氣中保存2個月以上性能不衰減。

圖2（a）氣相沉積法生長的單層MoS2的形貌，（b）采用自修復工藝在MoS2中選區(qū)修復字母N形狀，該圖為光致發(fā)光譜表征結(jié)果，（c）和（d）分別為自修復前后MoS2的結(jié)構(gòu)表征，可以明顯看出修復后結(jié)構(gòu)中的缺陷減少，（e）MoS2缺陷自修復過程的示意圖。

近年來，先進微納能源與傳感系統(tǒng)研究室的青年教師廖慶亮、張錚、康卓及博士研究生牢牢抓住前沿熱點研究領域，緊密圍繞高效能量轉(zhuǎn)換、柔性可穿戴傳感器件以及新型光電電子材料領域開展了系統(tǒng)研究工作，獲得了多項重要研究成果。僅2017年上半年，在《自然·能源（Nature Energy）》、《自然·通訊（Nature Communications）》、《先進材料（Advanced Materials）》、《先進功能材料（Advanced Functional Materials）》、《納米能源（Nano Energy）》、《材料地平線（Materials Horizons）》等高水平國際頂尖期刊發(fā)表多篇學術(shù)成果，引起了國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。

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