二硒化铼(ReSe2):各向异性的新型二维光电材料

随着二维材料研究的高速发展,越来越多的新型二维材料开始走进研究者的视野。从最早被发现的石墨烯,到目前研究正酣的二维过渡金属硫属化合物(Transition Metal Dichalcogenides,TMDs),每一种新材料的出现都将伴随着一阵新的研究热潮。TMDs的发现极大地弥补了石墨烯零能隙的缺点,使得二维材料在逻辑器件和光电器件等应用上的潜力得以释放。由于二维材料本身厚度只有纳米尺度,因此大面积的二维材料具有天然的柔韧性,在未来柔性电子/光子器件的应用方面具有极大的前景。尽管如此,高质量二维材料的制备是一个困扰研究者已久的难题。

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近日,华中科技大学材料学院的翟天佑课题组首次通过化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)方法成功制备了一种新型的高质量二维TMDs材料——二硒化铼(ReSe2)。不同于绝大多数已被广泛研究的其他TMDs二维材料如二硫化钼(MoS2),二硒化钨(WSe2)等,ReSe2除具备常规的光电性能外,还具有各向异性的特性。简单的说,如果沿着六角形ReSe2的不同方向进行测量,那么我们就可以得到有显著差异的性能数据。这种新颖的性质来源于ReSe2内部特殊的原子结构。在二维ReSe2原子晶体结构中,存在着一条牢固的Re4“钻石状”链,正是由于这样一条链的存在使得偏离这条链取向的各项性能都有显著地差异,即各向异性。翟天佑课题组还首次通过偏振拉曼光谱对ReSe2六角形晶体的各向异性特征进行了直观而又详尽的展示,并在此基础上构筑了高性能二维光探测器。
ReSe2高质量二维晶体的CVD方法制备,不仅进一步丰富了TMDs家族的成员数量,而且为今后各向异性材料的新颖性能研究和应用提供了坚实的基础。相关论文已在线发表于Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma. 201601977)上。