北理工張加濤教授團(tuán)隊(duì)在雙異價摻雜半導(dǎo)體納米材料可控制備方面取得新進(jìn)展
? ? ? ?可控?fù)诫s引起的精準(zhǔn)能帶工程是光電新能源應(yīng)用的半導(dǎo)體納米材料關(guān)鍵前提。近日，北京理工大學(xué)張加濤教授團(tuán)隊(duì)利用表面空位成功克服離子交換反應(yīng)當(dāng)中的動力學(xué)勢壘，創(chuàng)新性提出了新的合成方法，在制備雙異價離子摻雜半導(dǎo)體納米晶/量子點(diǎn)的研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“Unique Cation Exchange in Nanocrystal Matrix via Surface Vacancy Engineering Overcoming Chemical Kinetic Energy Barriers” 為題，于Cell旗艦雜志《Chem》在線發(fā)表（IF:19.735）（文章DOI:?10.1016/j.chempr.2020.08.020）。
有目的地向納米晶當(dāng)中摻入異價雜質(zhì)，可以引入額外的中間能級、電子/空穴，從而有效調(diào)控納米晶的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)等性質(zhì)。受自清潔效應(yīng)的影響，獲得穩(wěn)定且高效的摻雜納米晶較為困難，尤其是在多元體系實(shí)現(xiàn)可控雙摻雜。張加濤課題組以CuInX2（X="S," Se）納米晶為起始材料，開發(fā)了一種表面空位工程誘導(dǎo)的離子交換法，通過在表面精準(zhǔn)的創(chuàng)造Cu空位和In空位，極大地降低了反應(yīng)的動力學(xué)勢壘，使動力學(xué)上很難實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)很容易實(shí)現(xiàn)，成功制備了Cu、In雙摻雜的CdX和ZnX納米晶/量子點(diǎn)。該方法具有一定的普適性，可實(shí)現(xiàn)更多的硫?qū)侔雽?dǎo)體納米晶材料的精準(zhǔn)組分、摻雜調(diào)控。
圖1 傳統(tǒng)離子交換和表面空位工程誘導(dǎo)的離子交換對比示意圖
圖2?表面空位工程誘導(dǎo)的離子交換策略的動力學(xué)模擬和方法的普適性。
上述研究成果得到了結(jié)構(gòu)可控先進(jìn)功能材料與綠色應(yīng)用北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和材料學(xué)院先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)中心的平臺支持，得到了國家自然科學(xué)基金 (Grant No. 51872030, 51631001, 51902023 and 51702016)和科研院創(chuàng)新人才支持計劃經(jīng)費(fèi)的支持。北理工材料學(xué)院博士生白冰和趙重陽（現(xiàn)北京理工大學(xué)博士后）為文章共同第一作者，北理工徐萌副教授和張加濤教授為共同通訊作者，北理工為第一通訊單位。
論文鏈接：www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929420304307
徐萌通訊作者簡介：
徐萌，副教授，2009年6月于浙江大學(xué)材料學(xué)院獲得工學(xué)學(xué)士學(xué)位，2014年7月于中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心獲得理學(xué)博士學(xué)位，同年9月入職北京理工大學(xué)材料學(xué)院，目前主要從事半導(dǎo)體納米晶與量子點(diǎn)的可控合成與光電、生物應(yīng)用等方面的研究。以第一/通訊作者等在Chem、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Nat. Struct. Mol. Biol.、Nano Res.、Mater. Chem. Front.、Inorganic Chem. Front.、CryEngComm等期刊發(fā)表SCI論文30余篇。主持國家自然科學(xué)基金2項(xiàng)，以研究骨干參與國家自然基金委重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)。
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