【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】二維層狀過渡金屬三鹵化物(MX3)由于其特殊的結(jié)構(gòu)和物理性能引起了研究者極大興趣。迄今為止，人們對(duì)MX3(如CrI3和RuCl3)晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和磁學(xué)性能等進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究，但對(duì)其它物理性質(zhì)如光電子學(xué)的研究卻很少，這是因?yàn)镃rI3和RuCl3化合物在空氣條件下都不穩(wěn)定，嚴(yán)重阻礙了MX3基器件的制造和應(yīng)用。因此，繼續(xù)探索新型穩(wěn)定的2D MX3材料對(duì)于研究新的物理現(xiàn)象和開發(fā)新的功能至關(guān)重要。
近日，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所先進(jìn)材料與新能源應(yīng)用研究團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)和華中科技大學(xué)共同合作，制備了新二維化合物RhI3，并從大塊晶體中剝離出原子層厚度的RhI3薄片，研究其光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)和光探測行為。這種化合物表現(xiàn)出優(yōu)越的空氣和熱穩(wěn)定性，帶隙的改變表現(xiàn)出與厚度的關(guān)聯(lián)性(從1.1 (18L)到1.4 eV (2L) )。由少層RhI3薄片組成的場效應(yīng)晶體管展現(xiàn)出n型半導(dǎo)體電學(xué)行為，載流子遷移率為2.5 cm2 V-1 s-1，開/關(guān)電流比為4×104。在室溫下空氣環(huán)境中，RhI3光電探測器在980 nm的光照下具有11.5 A W-1的響應(yīng)率和2×10 Jones的高特異檢出率。這些結(jié)果表明了原子薄RhI3薄片在未來2D電子和光電子器件中具有各種潛在應(yīng)用。相關(guān)研究成果以Honeycomb RhI3 Flakes with High Environmental Stability for Optoelectronics為題發(fā)表在Advanced Materials上，論文共同第一作者為華中科技大學(xué)博士研究生王發(fā)坤和上海硅酸鹽所博士研究生張壯，共同通訊作者為上海硅酸鹽所研究員黃富強(qiáng)和華中科技大學(xué)教授翟天佑。
繼新型二維化合物RhI3之后，研究團(tuán)隊(duì)在新化合物合成探索方面取得持續(xù)新進(jìn)展。上海硅酸鹽所博士研究生王陽通過高溫固相法合成了新的五元氧硒雜陰離子化合物Sr4Pb1.5Sb5O5Se8，在中紅外非線性光學(xué)和材料研究領(lǐng)域具有重要科學(xué)意義，相關(guān)研究成果以Sr4Pb1.5Sb5O5Se8 a new mid-infrared nonlinear optical material with a moderate SHG response為題發(fā)表在期刊CrystEngComm上。上海硅酸鹽所碩士研究生林峰制備了新的希爾夫相的超導(dǎo)化合物Mo6S6.8Te1.2，在凝固態(tài)物理和材料研究領(lǐng)域具有重要科學(xué)價(jià)值，相關(guān)研究成果以Superconductivity in Electron-doped Chevrel-Phase Compound Mo6S6.8Te1.2為題發(fā)表在Inorganic Chemistry上。上海硅酸鹽所碩士研究生龐鑫從晶體結(jié)構(gòu)出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種具有“TMD-MXene”獨(dú)特結(jié)構(gòu)的層狀材料Nb2Se2C作為電催化劑，并表現(xiàn)出優(yōu)于目前絕大多數(shù)TMD、Mxene及兩者復(fù)合的材料的電催化性能，相關(guān)研究成果以Nb2Se2C: a new compound as a combination of transition metal dichalcogenide and MXene for oxygen evolution reaction為題發(fā)表在Chemical Communications上。
上述研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中科院和上海市科委等項(xiàng)目的資助。
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