又薄又軟的半導(dǎo)體新材料可制微納光電器件

張曄 周偉

性質(zhì)柔軟、厚度只有幾納米、光學(xué)性能良好……筆者4月3日從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，該校王琳教授課題組制備出一種超薄的高質(zhì)量二維碘化鉛晶體，并且通過(guò)它實(shí)現(xiàn)了對(duì)二維過(guò)渡金屬硫化物材料光學(xué)性質(zhì)的調(diào)控，為制造太陽(yáng)能電池、光電探測(cè)器提供了新思路。該成果發(fā)表在最新一期國(guó)際期刊《先進(jìn)材料》上。

“我們首次制備的這一超薄碘化鉛納米片，專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)稱(chēng)為‘原子級(jí)厚度的寬禁帶二維PbI2晶體，是一種超薄的半導(dǎo)體材料，厚度只有幾個(gè)納米?！闭撐牡谝蛔髡?、南京工業(yè)大學(xué)博士研究生孫研說(shuō)，他們采用了溶液法來(lái)合成，這種方法對(duì)設(shè)備要求很低，具有簡(jiǎn)單、快速、高效的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足大面積和高產(chǎn)量的材料制備需求。合成出的碘化鉛納米片具有規(guī)則的三角形或者六邊形形狀，平均尺寸6微米，表面光滑平整，光學(xué)性能良好。

科研人員把這一超薄的碘化鉛納米片與二維過(guò)渡金屬硫化物結(jié)合，進(jìn)行人工設(shè)計(jì)，把它們堆疊到一起，獲得不同類(lèi)型的異質(zhì)結(jié)，因?yàn)槟芗?jí)排列方式不一樣，因此碘化鉛能夠?qū)Σ煌S過(guò)渡金屬硫化物的光學(xué)表現(xiàn)起到不同影響。這種能帶結(jié)構(gòu)可以有效地提高發(fā)光效率，有利于制作像發(fā)光二極管、激光這類(lèi)的器件，應(yīng)用在顯示與照明中，并可以利用在光電探測(cè)器、光伏器件等領(lǐng)域。

這一成果實(shí)現(xiàn)了超薄碘化鉛對(duì)二維過(guò)渡金屬硫化物材料光學(xué)性質(zhì)的調(diào)控，與傳統(tǒng)以硅基材料為主體的光電子器件相比，該成果具有柔性、微納特點(diǎn)，因此可以應(yīng)用在制備柔性化、可集成的光電子器件方面，基于碘化鉛納米片的二維半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，在可集成化的微納光電器件領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，為制造太陽(yáng)能電池、光電探測(cè)器等等，也提供了一個(gè)新思路。