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納米薄BixOySez中的室溫氧傳輸可實現2D材料的精確調制

成果介紹

【資料圖】

氧導體和轉運體對于包括燃料電池和合成氣生產在內的多種可再生能源技術非常重要。另外，單層過渡金屬硫族化合物(TMDs)已在一系列應用中展現出巨大的前景，包括量子計算、先進傳感器、谷電子學和下一代光電子學。

有鑒于此，近日，美國海軍研究實驗室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，并將其與對環境高度敏感的單層TMDs相結合。使用得到的2D異質結來研究通過BixOySez進入層間區域的氧傳輸，從而調制2D材料性質，在激光照射下發現在室溫附近非常快的擴散。氧擴散通過可控地嵌入和脫嵌氧來實現2D材料性質的可逆和精確修改。變化是空間受限的，可實現亞微米特征（例如像素），并且長期穩定超過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發室溫氧轉運體。此外，本文的研究結果表明，該機制可以應用于其他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。

圖文導讀

圖1. 激光-氧氣暴露促進BixOySez轉變，使氧氣在2D材料界面嵌入和脫嵌。

圖2. 在TEM網格支撐上進行選址BixOySez制造揭示了化學計量變化。

圖3. 選區電子衍射(SAED)分析。

圖4. 制造BixOySez-WSe2 2D異質結。

圖5. 單層Bi2Se3可淬滅明亮的單層WSe2 PL

圖6. BixOySez轉化促進WSe2 PL的氧氣嵌入和恢復。

圖7. 2D材料的可逆精確操作。

圖8. 通過BixOySez的氧氣擴散測量。

文獻信息

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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