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工学院张艳锋在单层过渡金属二硫族化合物的可控制备上取得重要进展
2014.08.10

 

纳米科技领域的国际权威期刊《ACS Nano》(5-Year Impact Factor: 12.06),最近在线刊发了工学院材料科学与工程系张艳锋">张艳锋特聘研究员的论文“Dendritic, transferable, strictly monolayer MoS2 flakes synthesized on SrTiO3 single crystals for efficient electrocatalytic applications”(DOI: 10.1021/nn503412w),报道了她在单层过渡金属二硫族化合物的可控生长和电催化特性研究方面取得的科研成果。

众所周知,石墨烯本征的零带隙能带结构及其与光的弱相互作用,限制了它在新型二维光电器件上的应用,因而发展其它具有一定带隙、有较好吸光特性的二维层状材料具有十分重要的应用研究意义。单层过渡金属二硫族化合物(monolayer transition metal dichalcogenides (TMDCs)),如单层MoS2或WS2等,只有约0.7纳米的厚度,却表现出较强的吸光特性(10%),从而在新型柔性光电子学上有潜在的应用前景。然而,要想实现单层TMDCs的大规模应用,迫切需要制备高晶体质量、单层均匀、大畴区、大面积的材料。该课题组选取原子级平整的蓝宝石作为基底,利用低压化学气相沉积(LPCVD)的方法,成功地实现了厘米尺度、层厚均匀、畴区达50个微米以上单层二硫化钨的可控制备。相关论文(“Controlled Growth of High Quality Monolayer WS2 Layers on Sapphire and Imaging its Grain Boundary”)已经发表在《ACS Nano 2013, 7, 8963–8971》。最近,该课题组发现选择钛酸锶单晶作为生长基底,生长出分形、树枝状的单层二硫化钼(MoS2)。他们也发展了一种物理转移的方法可以把样品完全无损地转移到任意的基底上(例如PET薄膜、蓝宝石、二氧化硅等)。值得一提的是,他们把单层的样品转移到金的箔材基底上直接用于电催化析氢反应的研究,获得了较高的电催化效率《ACS Nano, DOI: 10.1021/nn503412w》。上述两篇文章的第一作者均为张艳锋">张艳锋特聘研究员的博士生张玉同学。

张艳锋">张艳锋课题组目前研究方向为新型二维层状材料的可控制备、精确表征和新奇物理化学特性方面的研究。同时,课题组也侧重发展先进的纳米材料的原位表征技术和制备技术,例如超高真空低温扫描隧道显微镜/谱---分子束外延等(UHV-LT-STM/STS-MBE),用于新型纳米材料的微观结构和电子态的研究。

该工作得到了科技部“973”量子调控计划(2011CB921903,2012CB921404)和国家自然科学基金委重大项目、优秀青年基金和面上项目(51290272,51222201,21073003)的资助。