TMDs家族新成员-各向异性的MTe2和ReX2(M=Mo, W, X=S, Se)材料综述

自从二维层状石墨烯被发现以来,众多性能各异的二维材料不断涌现,由于二维材料层间微观、面内宏观的特性,在电子学和光电子学中大放异彩,是目前最具前景的材料之一。相对于无禁带的,低光吸收率的石墨烯,过渡金属硫化物由于其独特的能带特性,高的载流子迁移率,高的光吸收特性,是目前研究最为火热的二维材料之一。而MoTe2、WTe2、ReS2、ReSe2作为现在最前沿的二维过渡金属硫化物,由于其独特的不对称结构在场效应晶体管,光电探测器,压电材料,热电材料领域尤其是线性光探测领域展现了惊人的潜力与器件性能。

电子科技大熊杰教授课题组和华中科技大学翟天佑教授课题组基于目前MTe2、ReX2 (M=Mo,W,X=S,Se)的研究,对各向异性过渡金属硫化物MTe2, ReX2的晶体结构、拉曼特性、各向异性的来源进行了详尽的介绍,对1T’,Td相MTe2、ReX2材料中的晶格扭曲引起的各向异性特性进行了详细的阐述。机械剥离法,液相剥离法,化学以及电化学剥离法,化学气相沉积等多种方法被运用到MTe2、ReX2层状材料的制备中,大面积化学气相沉积生长被重点研究。基于目前MTe2、ReX2的FETs性能进行了总结,与大多数TMDs材料一样各向异性的MTe2、ReX2展现了极佳的开关比最高可达107已经接近MoS2最高的108,但是载流子迁移率仍然与理论预测的有很大的差距,仍然有极大的研究潜力。此外MTe2、ReX2光电探测器展现了极佳的可见光到近红外的光探测性能包括高的光响应率,高的内量子效率和外量子效率。例如α-MoTe2/MoS2 拥有一个相对于MoS2高的外量子效率(85%)在可见光到近红外区域,而ReS2在可见光范围拥有目前二维材料中最高的88600 AW1光响应率和惊人的2×107 %的外量子效率,并且在线性光探测和微弱光源探测领域大放异彩。最后基于MTe2、ReX2的强的各向异性和弱的层间耦合的性质,对压电,热电器件的应用进行了详细的展望。相关综述发表在Advanced Science (DOI: 10.1002/advs.201700231)上。

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