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      English  |  上海硅酸鹽所  |  中國科學院  
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    上海硅酸鹽所等在新化合物合成方面取得系列進展
    發布時間:2021-01-11

      二維層狀過渡金屬三鹵化物(MX3)由于其特殊的結構和物理性能引起了研究者極大興趣。迄今為止,人們對MX3(如CrI3 RuCl3)晶體結構、電子結構和磁學性能等進行了大量的實驗和理論研究,但對其它物理性質如光電子學的研究卻很少,這是因為CrI3 RuCl3化合物在空氣條件下都不穩定,這嚴重阻礙了MX3基器件的制造和應用。因此,繼續探索新型穩定的2D MX3材料對于研究新的物理現象和開發新的功能至關重要。 

      近日,中國科學院上海硅酸鹽研究所先進材料與新能源應用研究團隊與北京大學和華中科技大學共同合作研究,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、電學性質和光探測行為。這種化合物表現出優越的空氣和熱穩定性,帶隙的改變表現出與厚度的關聯性(從1.1 (18L)1.4 eV (2L) )。由少層RhI3薄片組成的場效應晶體管展現出n型半導體電學行為,載流子遷移率為2.5 cm2 V-1 s-1,開/關電流比為4×104。在室溫下空氣環境中,RhI3光電探測器在980 nm的光照下具有11.5 A W-1的響應率和2×10 Jones的高特異檢出率。這些結果表明了原子薄RhI3薄片在未來2D電子和光電子器件中具有各種潛在應用。相關研究成果以Honeycomb RhI3 Flakes with High Environmental Stability for Optoelectronics為題發表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.202001979),論文共同第一作者為華中科技大學博士研究生王發坤和上海硅酸鹽所博士研究生張壯,共同通訊作者為黃富強研究員和華中科技大學翟天佑教授。 

      繼新型二維化合物RhI3之后,先進材料與新能源應用研究團隊在新化合物合成探索方面取得持續新進展。該團隊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和材料研究領域具有重要的科學意義,相關研究成果以“Sr4Pb1.5Sb5O5Se8: a new mid-infrared nonlinear optical material with a moderate SHG response”為題發表在期刊CrystEngComm (DOI:10.1039/d0ce00084a)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化合物Mo6S6.8Te1.2,在凝固態物理和材料研究領域具有重要科學價值,相關研究成果以“Superconductivity in Electron-doped Chevrel-Phase Compound Mo6S6.8Te1.2為題發表在Inorganic ChemistryDOI: 10.1021/acs.inorgchem.0c00017)。碩士研究生龐鑫從晶體結構出發,設計了一種具有“TMD-MXene”獨特結構的層狀材料Nb2Se2C作為電催化劑,并表現出優于目前絕大多數TMD、Mxene及兩者復合的材料的電催化性能,相關研究成果以“Nb2Se2C: a new compound as a combination of transition metal dichalcogenide and MXene for oxygen evolution reaction”為題發表在Chemical Communications (DOI: 10.1039/d0cc03282d)上。 

      上述研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院和上海市科委等項目的資助。 

    RhI3場效應晶體管器件示意圖及器件性能

    新化合物(a) Sr4Pb1.5Sb5O5Se8 (b) Mo6S6.8Te1.2 (c) Nb2Se2C 

        

        

     
     
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