Small:离子束技术应用在纳米材料表面改性方面的最新进展综述

离子束技术是一种集表面改性与材料制备为一体的技术,其是以载能离子与固体的相互作用为基础,利用离子束技术作为掺杂手段能够精确控制离子的掺杂浓度,且因具有直进性强和加工温度低等优点使得操作更加灵活、易于控制,和其它的掺杂方法相比,这种方法的掺杂均匀性好,有利于器件以及集成电路的大规模生产。随着离子束及其相关技术在新型能源、先进信息等科学领域的重大应用,在离子束作用下微纳材料产生了一系列新现象、新规律和新性能。近些年来,诸多研究者使用离子束技术来调控二维材料的性能;使用离子辐照可以容易的在二维材料中构建纳米级孔洞,而这些纳米孔二维材料将在气体分离、海水淡化以及DNA测序等领域有着重要的应用前景。

最近,武汉大学肖湘衡教授、国家纳米科学中心王振兴研究员等人在Small上发表了题为“A Review of Recent Applications of Ion Beam Techniques on Nanomaterial Surface Modification: Design of Nanostructures and Energy Harvesting”的综述文章。文章对于近期离子束在纳米材料表面改性方面的研究做了系统的总结,并对其存在的挑战以及未来的潜在应用做了相关阐释。文章从离子束对纳米材料的表面形貌调控、材料合成以及调控材料电学、光学性能出发,详细阐述了离子束技术在纳米材料表面改性应用中的优势以及特点。在材料形貌调控与合成方面,利用离子束技术已可以实现制备2 nm级的孔道、多种二维材料的可控生长以及高度有序纳米阵列的制备等。在调控材料电学性能方面,离子束技术可以调控器件性能、改善器件稳定性,在场效应管、存储器等领域都有重要的应用。在调控材料光学性能方面,重点阐述了离子束技术在光电化学领域的应用,利用离子束技术可以在金属氧化物半导体中引入分布可控的高纯度杂质,这对于研究共掺杂体系中多元杂质之间的协同作用有巨大的优势。

相关文章在线发表在Small(DOI:10.1002/smll.201901820)上。