Small Methods:二维过渡金属硫族化合物的结构与应用综述

二维材料具有原子级的厚度,由于维度的限制使其展现出各种新奇的物理现象和独特的光学、电学及机械性能。在石墨烯被发现之后,各种具有类似结构二维过渡金属硫族化合物(Transition Metal Dichalcogenides,TMDCs)已经被广泛的研究。在这类二维材料中,大多表现出具有带隙的能带结构。因此,二维过渡金属硫族化合物在各类光电器件方面的应用受到了许多学者的关注。在其本征特性以外,研究人员还发现利用掺杂(合金化)和构筑异质结构的方法可以有效地改善二维过渡金属硫族化合物的各种属性、调节能带结构,并拓展其器件应用范围。

近期,中国科学院半导体研究所魏钟鸣研究员、李京波研究员课题组发表题为“Various Structures of Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides and Their Applications”的综述文章,总结了近年来二维过渡金属硫族化合物及其合金和异质结的相关研究工作,分析了这三类体系晶体堆积、合成与制备方法、能带结构和物理性能,并简要介绍了他们在各类光电器件方面的应用。

该综述针对二维过渡金属硫族化合物的不同结构,主要分成三个部分,包括TMDC的单组分材料、掺杂工程(合金)和异质结。单组分材料部分介绍了二维过渡金属硫族化合物的晶体结构、合成、基本性质和器件应用。二维过渡金属硫族化合物一般具有X-M-X三明治结构,其中X代表硫族元素,M表示过渡族金属。合成策略一般分为自顶向下的机械剥离和自底向上的气相沉积方法。掺杂工程是调控半导体材料性质的重要手段,通过掺杂可以调控二维过渡金属硫族化合物的载流子类型和浓度及相关的电学输运和光电性能。引入各种独特物性的杂质(例如磁性原子)还可以给它提供新的物理现象,拓展应用范围。二维材料异质结可以通过机械剥离转移和直接CVD生长合成两种方法来获得,机械剥离适合实验室范畴的基础研究探索,而直接合成更加适合面向未来应用的大批量生产。由于二维材料层间独特的范德华相互作用,二维材料异质结的合成可以不受晶格失配度的影响。利用各式各样的异质结构,二维过渡金属硫族化合物可以表现出更加优异的性能,特别是对于光电、光伏等器件应用领域。该综述对于未来二维过渡金属硫族化合物的设计、改性及其应用的研究,具有一定的参考意义。

该综述论文已经在线发表于Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.201800094)。

Speak Your Mind

*