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段镶锋/黄昱夫妇再发Nature:二维MoS2纳米片的可控合成(溶液相)

合成策略:文中以MoS2作为主要研究对象。传统二维MoS2纳米片的合成方法是将Li离子嵌入到MoS2层状材料中,再通过剥离的方式制备MoS2纳米片。这一方法的缺点是Li离子的尺寸太小,想要达到理想的剥离效果,需要插入大量Li离子。大量Li离子的嵌入就需要输入大量电子,以维持电荷平衡。研究发现大量电子的存在导致MoS2材料容易发生相变,从具有半导体性质的2H相变为具有金属性的T1相。为了克服这一缺点,本文中将Li离子装换为大尺寸的季铵盐阳离子(THAB),具体合成请见下图1。这一方法成功合成出厚度均一的高质量MoS2二维纳米片。

——前言——

较之零维和一维纳米材料,比如量子点和纳米线,二维纳米材料表面悬键少,相应的缺陷能级也少。同时,二维纳米片之间通过范德华力相互连接,从而表现出优异的电子传输能力。目前,如何在溶液相制备高质量的二维半导体纳米片仍然充满挑战。来自UCLA的段镶锋和黄昱两位科学家开发出一种高质量二维半导体纳米片的通用合成策略。

段镶锋/黄昱夫妇再发Nature:二维MoS2纳米片的可控合成(溶液相)

第一作者:Zhaoyang Lin

共同通讯作者:Yu Huang & Xiangfeng Duan

第一单位:UCLA

论文doi:10.1038/s41586-018-0574-4

文献链接:https://www.nature.com/articles/s41586-018-0574-4

合成策略:文中以MoS2作为主要研究对象。传统二维MoS2纳米片的合成方法是将Li离子嵌入到MoS2层状材料中,再通过剥离的方式制备MoS2纳米片。这一方法的缺点是Li离子的尺寸太小,想要达到理想的剥离效果,需要插入大量Li离子。大量Li离子的嵌入就需要输入大量电子,以维持电荷平衡。研究发现大量电子的存在导致MoS2材料容易发生相变,从具有半导体性质的2H相变为具有金属性的T1相。为了克服这一缺点,本文中将Li离子装换为大尺寸的季铵盐阳离子(THAB),具体合成请见下图1。这一方法成功合成出厚度均一的高质量MoS2二维纳米片。

段镶锋/黄昱夫妇再发Nature:二维MoS2纳米片的可控合成(溶液相)

图1 合成过程示意图

 

——图文快解——

段镶锋/黄昱夫妇再发Nature:二维MoS2纳米片的可控合成(溶液相)

图2 MoS2纳米片的结构表征

段镶锋/黄昱夫妇再发Nature:二维MoS2纳米片的可控合成(溶液相)

图3 大面积溶液相制备薄膜晶体管

段镶锋/黄昱夫妇再发Nature:二维MoS2纳米片的可控合成(溶液相)

图4 薄膜晶体管性能测试

课题组主页:

http://xduan.chem.ucla.edu; http://yhuang.seas.ucla.edu

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