登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《非层状材料二维纳米结构范德华外延生长取得新进展》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 于改红
  • 发布时间：2014-07-10

  • 二维层状材料是近些年兴起的一类新材料，通常其层内以较强的共价键或者离子键结合而成，而层间则是依靠较弱的范德华力堆叠在一起。与石墨烯相比，二维层状半导体材料因其较为理想的带隙结构使它们在微电子及光电子领域具有极大的应用潜力。此外，与传统的Si及III-V族半导体材料相比，层状半导体二维纳米 结构具有超薄的厚度，有利于器件的栅极调制，并且有助于器件在纵向方向的高密度集成；此外层状半导体二维纳米结构表面非常光滑、没有化学悬键，这个特征使 载流子免于表面粗糙度及陷阱态的影响，从而能够获得较高的载流子迁移率；而且天然的二维结构使其与柔性基底具有很好的兼容性，有望成为理想的柔性器件材 料。国家纳米科学中心何军课题组系统地研究了Te及Se基层状材料，如碲化镓（GaTe）超薄纳米片等，获得了一种高性能的光电晶体管器件（ACS Nano,2014,8, 4859-4865。在二维层状结构SnSe生长过程中人为引入催化剂，从而可控地制备一种一维/二维高级次复合结构垂直阵列 （Nanotechnology, 2014, 25, 105705）。该成果获得了编辑及审稿人的认可，被选为当期的封面，作为亮点文章报道(featured paper)。

308浏览量
原文链接
相关报告

  • 《国家纳米科学中心在二维材料范德华界面力学研究取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：万勇
    • 发布时间：2021-11-26
    • 近日，国家纳米科学中心张忠研究员、刘璐琪研究员团队在范德华界面力学行为研究方面取得重要进展。相关研究成果以“Elastocapillary cleaning of twisted bilayer graphene interfaces”在线发表于Nature Communications (12, 5069, 2021. https://doi.org/10.1038/s41467-021-25302-2）。 以石墨烯为代表的二维材料具有优异的力、电、光、热等物性。通过逐层堆垛组装构筑的范德华同质/异质结体系可进一步拓展其性能，如特定角度堆叠的双层转角石墨烯表现出超导、超滑等物理力学行为。由于二维材料的大比表面积特性，在构筑范德华同质/异质结过程中，不可避免地夹杂空气中水分子等杂质并聚集形成微纳米尺度鼓泡。一方面受到污染的范德华界面预期会显著降低微纳米器件的性能。另一方面，这种微纳米尺度鼓泡具有高压、限域、大变形等特征，为二维材料应变工程、高压化学、限域催化、电镜下液体池等多领域提供了新的研究契机。因此，如何克服鼓泡污染实现范德华界面原子级洁净、鼓泡应变大小及分布、压差等因素是二维材料制备、转移、物性测量及应用中不可回避的关键问题。 针对同质/异质范德华材料界面力学行为难于测量与表征这一难题。研究团队提出角度可控范德华同质/异质结构筑新策略，实现了转角双层石墨烯制备（ACS Appl. Mater. & Interfaces, 2020; 12(36): 40958-67）。该工作中，研究团队借助侧向力显微镜技术表征转角石墨烯莫尔云纹，实现了对范德华界面洁净度的可视化表征。借助毛细力辅助转移技术引入水、乙醇等介质构筑了纳米级液泡。在弹性能和界面能竞争机制下纳米液泡呈现几何自相似性，具有特定弹性毛细参数。在探针力的激励下石墨烯范德华界面表现出自清洁现象；得益于液泡的边缘失稳，相邻液泡间发生“长程”作用诱导纳米液泡发生自发融合。研究揭示了不同于传统奥斯特瓦尔德熟化机制下二维材料弹性能对融合过程的影响和贡献。通过理论分析结合微孔鼓泡实验技术，进一步研究了预张力对弹性毛细参数和液泡间“长程”相互作用影响及调控，相关机制得到分子动力学模拟支持和验证。 张忠研究员课题组长期致力于低维微纳米材料及结构力学行为研究，在该领域有着深厚的研究经验积累。通过自主搭建的微纳米尺度鼓泡技术-原子力显微术-显微拉曼光谱联用测试表征技术平台，近5年先后实现了双层石墨烯层间范德华界面可控剪切变形与界面剪切应力测量（Phys. Rev. Lett. 2017）；揭示界面强弱差异对微纳米尺度鼓泡应变分布及大小的影响，提出预测纳米尺度不同形状鼓泡应变大小和分布的理论解（Phys. Rev. Lett. 2018，封面）；实现了纳米级厚度二维材料弯曲刚度实验测量。由于层间范德华界面剪切变形和滑移影响，材料本征力学参数弯曲刚度和杨氏模量表现为独立力学参量，传统薄板理论中弯曲刚度与厚度关系不再适用（Phys. Rev. Lett. 2019, 封面）；并对以上研究成果在应变工程、纳米复合材料等领域的影响进行了评述，揭示微纳米尺度界面力学在多学科领域研究中的重要影响（Adv. Mater. 2019, Compos. A 2021）。 中国科学技术大学在国家纳米中心联合培养侯渊博士、美国德州大学奥斯丁分校戴兆贺博士、清华大学张帅博士为论文共同第一作者，分子动力学模拟由清华大学冯诗喆博士完成。国家纳米科学中心刘璐琪研究员、张忠研究员，清华大学李群仰教授、徐志平教授为该工作的通讯作者。该系列工作先后得到了国家自然科学基金委项目重大和重点项目、中国科学院战略性先导科技专项B类、科技部重大科学研究计划等项目的共同资助。 原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25302-2。
    316浏览量
    原文链接

  • 《新型二维层状材料家族再“添丁”》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2020-08-21
    • 最新发现与创新 科技日报讯 （记者郝晓明）记者从中国科学院金属研究所获悉，沈阳材料科学国家研究中心先进炭材料研究部在新型二维材料方面取得新进展，制备出厘米级单层薄膜二维MoSi2N4材料。该研究成果日前在《科学》杂志在线刊发。 目前广泛研究的二维层状材料如石墨烯、氮化硼等，均存在已知的三维母体材料。探索不存在已知三维母体材料的新型二维层状材料，可极大拓展二维材料的物性和应用，具有重要的科学意义和实用价值。 2015年，中国科学院金属所沈阳材料科学国家研究中心任文才、成会明团队发明了双金属基底化学气相沉积（CVD）方法，制备出多种不同结构的非层状二维过渡金属碳化物晶体，并发现了超薄Mo2C为二维超导体。然而受表面能约束，富含表面悬键的非层状材料倾向于岛状生长，因此难以得到厚度均一的单层材料。 此次沈阳材料科学国家研究中心先进炭材料研究部的研究团队发现，在CVD生长非层状二维氮化钼的过程中，引入硅元素可以钝化其表面悬键，制备出一种不存在已知母体材料的全新的二维范德华层状材料MoSi2N4，并获得了厘米级单层薄膜。单层MoSi2N4包含N-Si-N-Mo-N-Si-N共7个原子层，可以看成是由两个Si-N层夹持单层MoN构成。采用类似方法，研究团队还制备出了单层WSi2N4。 在此基础上，该研究团队与中国科学院金属所陈星秋研究组和孙东明研究组合作，发现了单层MoSi2N4具有半导体性质和优于MoS2的理论载流子迁移率，表现出优于MoS2等单层半导体材料的力学强度和稳定性，并通过理论计算预测出了10多种与单层MoSi2N4具有相同结构的二维层状材料，包含不同带隙的半导体、金属和磁性半金属等。 该研究开拓了全新的二维层状MoSi2N4材料家族，拓展了二维材料的物性和应用，也开辟了制备全新二维层状材料的研究方向。
    261浏览量
    原文链接