Small Science:二维氧化物材料合成、物性及电子和光电应用

二维材料因其电子限域效应而具有独特的物理、化学性质,在新一代电子、光电子领域具有很大的发展潜力。作为二维材料家族中的一员,二维氧化物近年来被科研工作者广泛关注,相关的研究工作也相继被报道。二维氧化物一般由金属或准金属元素与氧元素化合而成,其不仅具有出色的光电性质,而且一般表现出非常好的空气稳定性。因此,基于二维氧化物的光电器件在电子、光电子领域具有更加实际的应用前景。近日,华中科技大学翟天佑教授团队和郑州大学臧双全教授团队在Small Science上全面地概述了近年来二维氧化物材料在合成、基本性质研究和在电子、光电子领域的应用等取得的研究进展。郑州大学胡晓宗博士为本文第一作者。

首先,本文对目前已经报道的二维氧化物材料进行了分类,并对其中典型的材料的原子结构和基本的物理性质(主要包括光学和电学)进行了系统的介绍。在二维氧化物的合成方面,详细介绍了目前已报道的制备二维氧化物的方法,包括剥离法、气相沉积法、液相合成法、金属表面氧化法等,并针对不同制备方法的优缺点进行了客观的评价和讨论。在电子和光电子应用方面,作者一方面综述了二维氧化物作为沟道材料在光电探测器、场效应晶体管、传感器等方面的研究进展,并对其性能指标进行了总结和评价。另一方面,介绍了具有绝缘性的二维氧化物作为高 k 介电层和封装层的研究现状和对推动光电器件发展的重要性。最后,为了进一步推动二维氧化物在电子和光电子领域的发展,本文还批判性地讨论了二维氧化物材料在大规模制备方法、异质结的构筑及多功能光电器件等方面存在的挑战,并结合石墨烯、过渡金属硫化物等二维材料的研究经验给出了合理的建议。这篇综述旨在总结二维氧化物在电子、光电子领域的研究现状,并为推动二维氧化物应用于下一代光电器件提供思路和借鉴。

论文信息:

2D Oxides for Electronics and Optoelectronics

Xiaozong Hu, Kailang Liu, Yongqing Cai, Shuang-Quan Zang*, Tianyou Zhai*

Small Science

DOI: 10.1002/smsc.202200008