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納米薄BixOySez中的室溫氧傳輸可實(shí)現(xiàn)2D材料的精確調(diào)制

成果介紹

【資料圖】

氧導(dǎo)體和轉(zhuǎn)運(yùn)體對(duì)于包括燃料電池和合成氣生產(chǎn)在內(nèi)的多種可再生能源技術(shù)非常重要。另外，單層過(guò)渡金屬硫族化合物(TMDs)已在一系列應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大的前景，包括量子計(jì)算、先進(jìn)傳感器、谷電子學(xué)和下一代光電子學(xué)。

有鑒于此，近日，美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室Olaf M. J. van’t Erve和Zachariah Hennighausen（共同通訊作者）等合成了一種幾納米厚的BixOySez化合物，它與稀有的R-3m氧化鉍(Bi2O3)相非常相似，并將其與對(duì)環(huán)境高度敏感的單層TMDs相結(jié)合。使用得到的2D異質(zhì)結(jié)來(lái)研究通過(guò)BixOySez進(jìn)入層間區(qū)域的氧傳輸，從而調(diào)制2D材料性質(zhì)，在激光照射下發(fā)現(xiàn)在室溫附近非?？斓臄U(kuò)散。氧擴(kuò)散通過(guò)可控地嵌入和脫嵌氧來(lái)實(shí)現(xiàn)2D材料性質(zhì)的可逆和精確修改。變化是空間受限的，可實(shí)現(xiàn)亞微米特征（例如像素），并且長(zhǎng)期穩(wěn)定超過(guò)221天。本文的工作表明，幾納米厚的BixOySez是一種很有前途的未開(kāi)發(fā)室溫氧轉(zhuǎn)運(yùn)體。此外，本文的研究結(jié)果表明，該機(jī)制可以應(yīng)用于其他2D材料，作為一種通用方法，能夠以高精度和亞微米空間分辨率操控其性質(zhì)。

圖文導(dǎo)讀

圖1. 激光-氧氣暴露促進(jìn)BixOySez轉(zhuǎn)變，使氧氣在2D材料界面嵌入和脫嵌。

圖2. 在TEM網(wǎng)格支撐上進(jìn)行選址BixOySez制造揭示了化學(xué)計(jì)量變化。

圖3. 選區(qū)電子衍射(SAED)分析。

圖4. 制造BixOySez-WSe2 2D異質(zhì)結(jié)。

圖5. 單層Bi2Se3可淬滅明亮的單層WSe2 PL

圖6. BixOySez轉(zhuǎn)化促進(jìn)WSe2 PL的氧氣嵌入和恢復(fù)。

圖7. 2D材料的可逆精確操作。

圖8. 通過(guò)BixOySez的氧氣擴(kuò)散測(cè)量。

文獻(xiàn)信息

Room-Temperature Oxygen Transport in Nanothin BixOySez Enables Precision Modulation of 2D Materials

(ACS Nano, 2022, DOI:10.1021/acsnano.2c03367)

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