郭雪峰課題組在界面修飾研究中取得新進(jìn)展
時(shí)間：2021-04-06 16:59:04學(xué)院：化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校：北京大學(xué)
在半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，異質(zhì)界面的修飾及器件性能的調(diào)控對(duì)提高器件的性能和構(gòu)建新的功能發(fā)揮重要作用。郭雪峰課題組在石墨烯表界面修飾和半導(dǎo)體界面電荷調(diào)控的研究中取得系列進(jìn)展。
石墨烯是一種零帯隙二維半金屬/半導(dǎo)體材料，通過(guò)表界面修飾可以對(duì)石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的光電特性進(jìn)行調(diào)控，有利于實(shí)現(xiàn)其在未來(lái)的半導(dǎo)體器件領(lǐng)域中的應(yīng)用。該課題組首先利用CVD生長(zhǎng)的石墨烯和銅基底在界面的不同氧化特性，實(shí)現(xiàn)石墨烯的光學(xué)顯影和高質(zhì)量制備(Sci. Rep. 2012, 2, 707)，并進(jìn)一步發(fā)展了用甲烷等離子體對(duì)石墨烯進(jìn)行不對(duì)稱甲基化修飾(NPG Asia Mater. 2012, 4, e31: doi:10.1038/am.2012.58)和用電化學(xué)手段在溫和條件下對(duì)石墨烯進(jìn)行快速化學(xué)修飾的方法(Small 2012, 8, 1326)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性的調(diào)控。其中，改善石墨烯界面反應(yīng)的電化學(xué)方法被德國(guó)威立出版社旗下的Materials Views作為亮點(diǎn)工作報(bào)道。
最近，該課題組結(jié)合量子點(diǎn)的尺寸效應(yīng)制備了PbS/石墨烯復(fù)合材料，詳細(xì)研究并揭示載流子在石墨烯/PbS異質(zhì)界面上的傳輸機(jī)制(Adv. Mater. 2012, 24, 2715)。在這種界面調(diào)控的思想指導(dǎo)下，他們還構(gòu)建了傳統(tǒng)硅半導(dǎo)體材料(SiNWs)與TiO2量子點(diǎn)間的異質(zhì)界面，發(fā)現(xiàn)了光生載流子產(chǎn)生的兩種競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了具有鏡像對(duì)稱關(guān)系的光開(kāi)關(guān)和整流效應(yīng)(Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, DOI: 10.1002/anie.201209816)。在有機(jī)半導(dǎo)體器件領(lǐng)域中，他們從分子設(shè)計(jì)合成出發(fā)，分別大大改善了分子/基底和分子/分子間的接觸界面，用溶液法制備出了具有高遷移率的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。部分工作發(fā)表在Adv. Mater. 上（Adv. Mater. 2012, 24, 5576)，并被編委選為該雜志的封面文章。
?? 這些研究為深入探討半導(dǎo)體中載流子傳輸機(jī)制和新型功能器件的設(shè)計(jì)制備提供了新的思路。他們應(yīng)邀為《Small》撰寫(xiě)了一篇關(guān)于異質(zhì)界面的修飾及器件性能調(diào)控方面的綜述(Small?2013,?8, DOI: 10.1002/smll.201202973)。這些工作的合作者包括劉忠范院士、齊利民教授、孫強(qiáng)教授和李立東教授等，并得到了科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委和教育部基金的資助。
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