Advanced Functional Materials:范德华表面上的氧化还原用于二维材料可逆掺杂

近年来发现超薄的二维原子晶体材料(比如石墨烯、六方氮化硼、过渡金属硫族化合物等)因其优越的稳定性,柔韧性,灵敏度以及载流子迁移率,引起了广泛学者们的极大研究兴趣。虽然这些原子厚度的纳米薄膜的范德华表面具有化学惰性,但是掺杂仍然是调节半导体性能至关重要的途径。目前在二维材料中进行化学掺杂时,缺陷的引入常常会极地大影响到材料的稳定性和可重写性。但是,香港城市大学化学系(CityU CHEM)以及超金刚石薄膜研究中心(COSDAF)李淑惠(Thuc Hue Ly)研究小组应用光化学效应,潮湿条件下的紫外线照射或者激光辐照在完美的各向异性二维材料ReX2 (X = S或者Se)的范德华表面成功地连接或者除去共价官能化的氧基团,可以实现二维薄膜的光学和电学性能在宽范围内的可逆调节。这种由光化学效应所引入的氧化还原反应是无损的,大面积的和可逆的。

研究者们相信,在即将到来的二维材料时代,这种无溶剂、无污染物的化学掺杂方法所实现的直接写入和可重写功能将非常引人注目。相关结果发表在Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.202009166)上。

直接在完美的各向异性半导体(例如二硫化铼和二硒化铼)的范德华表面进行简单的紫外线照射(潮湿环境)或者激光辐照成功地连接或者除去共价官能化的氧基团,实现了二维原子晶体材料的光学和电学性质的可逆调节。这种不涉及原子缺陷地光化学方法具有超高地可控性,并且可以有效地控制二维半导体材料中地光学和电学和化学性质。而且,该范德华表面的氧化和还原还被进一步拓展至微型器件上。无原子缺陷引入的范德华表面被氧化以及还原为二维材料相关的表面功能化以及电化学方向的应用提供了机会。因此,这种与当前半导体行业密切相关的氧化还原方法,为二维材料的广泛应用铺平了道路。