基于应力调控的二维过渡金属硫族化合物光学性质分析

阐述应力对二维过渡金属硫族化合物光学性质的调控效应,分析晶格畸变对其的影响,以及应力引起的晶格畸变和相应的光学性质变化,为设计和制备特定光学性能的二维材料提供指导。

基于二维过渡金属硫属化合物的气体传感器研究进展

电化学传感器通过检测电学参数的变化来识别气体,从而实现气体的实时在线监测。由于其便捷性以及可接入物联网的特性,电化学传感器正逐渐成为气体传感器领域的重要发展方向。近几年,随着二硫化钼、二硫化锡、硫化亚锡以及硒化锡等二维过渡金属硫属化合物的兴起,越来越多的报道证明了二维过渡金属硫属化合物具有制作电气体传感器敏感元件的潜力。二维过渡金属硫属化合物表面与气体分子的接触面大,且具有半导体特性。总结了近些年二维过渡金属硫属化合物的最新研究进展,介绍二维过渡金属硫属化合物与气体分子的反应机理及其优势和特点,最后对二维过渡金属硫属化合物在气体传感器中的应用进行了展望。

化学气相沉积法制备二维过渡金属硫族化合物研究进展

二维过渡金属硫族化合物(TMDs)是继石墨烯之后的新型二维材料,由于其自身的独特物理化学性质在半导体、光电材料、能源储存和催化制氢等方面备受瞩目。化学气相沉积(CVD)是目前适合实现大规模制备二维材料的工艺之一,制备过程中参数的高度可控性使其具有很大优势。本文综述了近期通过CVD制备TMDs的研究进展,探讨了在CVD制备工艺中各种参数对产物生长和最终形貌的影响,包括前驱体、温度、衬底、辅助剂、压力和载气流量等。列举了一些改进的CVD制备工艺,并对其特点进行了总结。最后讨论了目前CVD制备TMDs所面临的挑战并对其发展前景进行展望。

过渡金属硫族化合物基于激子的光致发光调控研究进展

简单介绍了二维(2D)层状过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenide,TMD)材料中的激子,具体介绍了TMD材料的优缺点以及目前研究所面临的现状和问题,其中合成高产率、高性能的单层TMD是TMD作为下一代电子材料进一步发展的关键挑战。详细综述了基于TMD中的激子对调控光致发光方法的最新进展,包括化学掺杂、衬底工程、抑制激子-激子湮灭(EEA)等方法,最后总结和展望了TMD材料目前研究现状存在的主要问题以及未来的需求与挑战。

二维过渡金属硫族化合物的环境稳定性

二维过渡金属硫族化合物具有独特、优异的电学和力学性能,已被广泛应用于基础研究以及电子、自旋电子、光电子、能量收集捕获和催化等领域当中。然而,二维过渡金属硫族化合物在苛刻的条件下不稳定,并且在环境中极易降解,这限制了其在大多数领域的应用。在本篇综述中,我们总结了二维过渡金属硫族化合物环境稳定性研究的最新进展,包括最新的生长方法、稳定性的基本机制以及保护二维过渡金属硫族化合物材料免受老化和性能衰退的方法。通过从生长过程中分析影响二维过渡金属硫族化合物稳定性的关键因素,我们对优化生长方法以提高其稳定性进行了回顾。最后,我们展望了生长稳定二维过渡金属硫族化合物的指导方法,这也为制备、设计其他先进功能材料以及相应异质结结构带来可能。

二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备技术及其应用

综述近年来二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备技术及其应用,重点介绍了二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备方法,包括微机械剥离法、化学气相沉积法、电化学法、液相剥离法等,并对二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备技术和应用前景进行了展望。

过渡金属硫族化合物二维晶体基复合材料的研究进展

石墨烯的发现掀起了人们对二维晶体材料的探索热潮。单层或少数层过渡金属硫族化合物(TMDs)是二维晶体材料的典型代表,此类材料的带隙合适、电子迁移率和热导率高、光吸收强、比表面积大,在新型光电器件、光/电催化、锂离子电池电极、气体传感及生物医学等领域蕴藏着巨大的应用潜能。特别是,对于TMDs二维晶体与其他材料复合而成的纳米结构,强烈的界面耦合作用对材料物理和化学特性的调控至关重要,甚至可能导致新奇特性,预示着新功能和新应用。详细综述了TMDs二维晶体基复合材料的制备方法、结构与性能的界面调控及其潜在应用,并指出了该研究领域仍存在的问题及未来发展方向。

二维过渡金属硫族化合物中的缺陷和相关载流子动力学的研究进展

原子级厚度的单层或者少层二维过渡金属硫族化合物因其独特的物理特性而被寄希望成为下一代光电子器件的重要组成部分。然而,二维材料的缺陷在很大程度上影响着材料的性质。一方面,缺陷的存在降低了材料的荧光量子效率、载流子迁移率等重要参数,影响了器件的性能。另一方面,合理地调控和利用缺陷催生了单光子源等新的应用,因此,表征、理解、处理和调控二维材料中的缺陷至关重要。本文综述了二维过渡金属硫族化合物中的缺陷以及缺陷相关的载流子动力学研究进展,旨在梳理二维材料中的缺陷及其超快动力学与材料性能之间的关系,为二维过渡金属硫族化合物材料特性和高性能光电子器件的相关研究提供支持。

二维过渡金属硫族化合物在超级电容器中的研究进展

近年来,过渡金属硫族化合物(TMDs)作为一种新兴的二维材料,因其独特的层状结构及电学特性成为超级电容器电极材料的理想候选者之一.本文介绍了二维TMDs的常用合成方法,阐述了钼基、钨基和钒基等TMDs在超级电容器中的研究进展,分析了形貌、尺寸和改性方法等因素对TMDs材料电化学性能的影响,并对TMDs在超级电容器领域的工业化应用和挑战进行了总结与展望.

二维过渡金属硫族化合物缺陷工程

二维过渡金属硫族化合物(two-dimensional transition metal dichalcogenides,TMDs)具有厚度在原子级别、禁带宽度随层数在1~2 eV内变化、高载流子迁移率(如MoS_(2)载流子迁移率达到了200 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1))等特点,在光学、电学等领域具有广泛应用。TMDs的超薄特性使此类材料与块体材料相比,更容易受到缺陷调控的影响,改变材料原有性能。在本综述中,首先介绍了TMDs的晶体结构和相结构,并根据维度特征对缺陷的类型进行了分类;接着从缺陷的抑制和修复,以及缺陷的制造两方面出发,总结了缺陷调控TMDs材料性能的最新研究进展;在此基础上,介绍了缺陷工程在电学、光学、磁学、电催化等领域的具体应用;最后,本综述讨论了缺陷工程在应用过程中面临的实际问题,并对其未来的研究及发展方向进行了展望。

二维过渡金属硫族化合物中激子-极化激元的研究进展(特邀)

二维过渡金属硫族化合物的直接带隙、大跃迁偶极矩、强激子结合能、可范德华集成和谷极化特性,使其在激子-极化激元研究与应用中显示出巨大潜力。当激发粒子密度达到一定程度时,激子-极化激元可通过受激散射凝聚成单个宏观量子态(玻色-爱因斯坦凝聚态),它们不受粒子数反转的限制,可实现超低阈值激光。同时结合其谷极化特性,可为强耦合状态的谷电子学应用如光自旋开关和谷极化双稳态器件等提供潜在应用。分别对二维过渡金属硫族化合物中的激子-极化激元、谷极化激子-极化激元和激子-极化激元的玻色爱因斯坦凝聚的研究进展进行了系统综述,最后总结分析了未来实现二维激子-极化激元激光需解决的关键科学问题并对其发展进行了展望。

二维过渡金属硫属化合物氧还原反应催化剂的研究进展

氧还原(ORR)反应是燃料电池等清洁能源阴极的关键反应,其反应动力学复杂,阴极需使用Pt等贵金属催化剂。然而Pt价格昂贵,且载体炭黑在高电位环境下稳定性欠佳,导致电池部件成本高且寿命短。二维过渡金属硫属化合物(2D TMDs)具有高比表面积与可调节的电学性能,且稳定性强,有望在维持活性的同时提高燃料电池阴极的耐久性。本文梳理了近年来2D TMDs在ORR催化剂领域的最新研究进展:首先概述了2D TMDs的结构、性质及ORR反应机理;其次分析了调控2D TMDs的ORR性能策略,包括异质元素掺杂、相转变、缺陷工程与应力工程等,介绍了2D TMDs基异质结构对ORR性能的提升作用;最后,针对该领域目前存在的挑战进行展望与总结。

碲协助法制备二维过渡金属硫属化合物合金及异质结

二维过渡金属硫属化合物(TMDC)合金和异质结由于具有独特的光电性能,因而在下一代光电器件中有着广泛的应用前景.然而,如何可控地制备出二维TMDC合金和异质结是一个重大的挑战.以WS2与MoS2的异质结和合金为例,通过在钨粉中引入不同含量的低熔点碲粉,有效降低了WS2的生长温度,继而调节了WS2的成核和生长速率,利用一步化学气相沉积方法,可控地制备出WS2/MoS2垂直异质结和Mo1-xWxS2合金.拉曼光谱、光致发光谱、拉曼成像和光致发光成像技术表明,制备出的WS2/MoS2垂直异质结是由单层的WS2和MoS2上下叠加而成,而在Mo1-xWxS2合金中,W的含量(x)为0.83.此研究为人们提供了一个简单、有效的可控制备二维TMDC异质结和合金的化学气相沉积方法.

与硅基技术兼容的二维过渡金属硫族化合物电子器件

作为现代信息社会的物理基石,以硅基材料为核心的集成电路极大推动了人类现代文明的进程.但是,随着晶体管特征尺寸微缩逐渐接近物理极限,传统硅基材料出现了电学性能衰退、异质界面失稳等挑战,导致集成电路数据处理能力提升难、功耗急剧增加等问题产生.超薄二维过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides,TMDCs)具有表面平整无悬挂键、电输运性能优异、静电控制力强、化学性质稳定等优势,可有效解决上述问题,被认为是后摩尔时代集成电路的最具潜力候选材料之一.目前,二维TMDCs集成电路研究在多个关键领域均取得了突破性成果,但距离产业化应用仍需要克服一些挑战.本文着重介绍了二维TMDCs材料与电子器件在集成电路应用的各方面优势,系统阐明了二维TMDCs集成电路在材料控制生长、范德华界面优化以及器件设计构筑等方面的关键科学问题,提出了相应解决办法和应对措施,分析了二维TMDCs集成电路产业化进程中的综合性挑战,明确了“与硅基技术兼容”二维TMDCs集成电路发展路线的优势、可行性与突破方向.

氢诱导二维硫族化合物PtX2的电磁特性研究

为了充分研究二维重过渡金属硫族化合物材料在磁性器件中的潜在应用,基于自旋极化密度泛函理论,文中研究了氢化单层PtX 2(X=S,Se,Te)的稳定性和电磁特性。研究结果表明,单层PtX 2在氢化后具有较高的稳定性,且稳定性随硫族原子序数的增加而下降;氢化使单层PtX 2出现了磁矩,使其从半导体变为铁磁性的金属,该磁矩主要来自于窄反键子能带自旋极化下的Pt 5d电子。此外,单层PtX 2的铁磁性也随着硫族原子序数的增加而出现了下降的趋势。因此,文中的研究成果为设计二维重过渡金属硫族化合物材料的铁磁性提供了参考。

过渡金属硫族磷酸盐的两维铁电性研究进展

近期在过渡金属硫族磷酸盐块材中发现了室温下较大的自发极化,由此引起了人们对该类材料超薄膜中二维铁电性的研究,这主要包括二维铁电性的实现方案和稳定性,以及由过渡金属硫族磷酸盐薄膜与二维半导体薄膜组成的范德瓦尔斯异质结器件的研究。笔者对近几年针对该领域的主要研究进展作了综述,包括课题组在此方向的相关研究。针对二维铁电性材料的探索,无论是在凝聚态物理领域还是在材料科学领域,都是非常有意义的理论研究和应用研究方向。

过渡金属硫族二维材料吸附Li_(2)S_(n)的理论研究

采用第一性原理广义梯度近似(Generalized Gradient Approximatipn,GGA)的方法,计算了3种过渡金属硫族二维材料(WTe_(2),WSe_(2),MoTe_(2))与锂硫化合物的吸附性质,分析其吸附构型、吸附能、键长、差分电荷密度和态密度等性质。研究发现,3种吸附材料与锂硫化合物之间的化学吸附作用主要来自于Te离子或Se离子与Li离子之间的静电作用。MoTe_(2)吸附Li_(2)S_(n)时,两者之间的电荷转移量最多,且MoTe_(2)对Li_(2)S_(n)具有较高的吸附能,结构较为稳定。

ⅡB族金属二硫代氨基甲酸配合物的合成、表征及热稳定性研究

在甲醇溶液中合成了一系列ⅡB过渡金属Zn(Ⅱ),Cd(Ⅱ)的二羟乙基二硫代氨基甲酸[(EtOH)2dtc]的配合物,并对配合物M[(EtOH)2dtc]2L[M=Zn(1),Cd(2),L=2,2'-联吡啶;M=Zn(3),Cd(4),L=邻菲啰啉]进行了红外光谱、元素分析、热重分析表征工作.热重分析表明配合物1～4中DTC配体比中性配体更易失去,热分解最终产物为相应的氧化物.对化合物1,2做了X-ray单晶衍射分析,1为单斜晶系,P21/c空间群,晶胞参数a=0.72146(5)nm,b=2.61720(18)nm,c=1.59438(11)nm,β=97.899(2)°,V=2.9820(4)nm3,Z=4,μ=1.133mm-1,Dc=1.297Mg·m-3;2为三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数a=1.0075(2)nm,b=1.1580(2)nm,c=1.1777(2)nm,α=70.92(3)°,β=85.71(3)°,γ=81.02(3)°,V=1.2822(4)nm3,Z=2,μ=2.118mm-1,Dc=1.630Mg·m-3.

二维TMC忆阻器在神经形态计算中的研究进展

忆阻器和突触器件作为一种有潜力的神经形态器件,近年来得到了广泛的研究。二维过渡金属硫族化合物(2D TMC)由于其独特的性能,使基于其的电子器件制造工艺具有高集成度、高兼容性和高扩展性等优势。对基于2D TMC的高性能忆阻器在神经形态计算中的应用进行了全面的综述。首先介绍了2D TMC及其异质结在忆阻器中的应用潜力,然后基于该类材料的基本结构和物理性能,对近年来报道的器件进行了分类介绍,接着讨论了这些新兴材料和器件在神经形态计算中的应用,最后基于目前存在的问题,提出了解决方案,并对该类器件在其他场景的应用进行了展望。

类石墨烯硫族化合物纳米材料及其在能源领域中的应用

2004年以来,以石墨烯为代表的新型二维纳米材料引起了全球范围内的研究热潮,在光电子、生物、能源等领域展现出了巨大的应用潜力。过渡金属硫族化合物因平面内结合力较强、平面外结合力较弱以致可以将其剥离成单个细胞厚度的二维层状纳米材料,且该材料具备类石墨烯物理化学性质而被誉为"无机石墨烯"。关于二维过渡金属硫族化合物纳米材料的研究已有多年,众多研究表明,因其具有独特的结构和特性,在光电器件、催化及能源存储领域有着广阔的应用前景。基于该领域研究的最新进展,综述了二维过渡金属硫族化合物纳米材料在能源领域中的应用,并对目前相关研究领域的发展趋势进行了总结和展望。