? ? 液相剝離(LPE)技術—–一種廣泛探索獲得二維(2D)分層納米結構的技術 —-首次成功用于剝離非層狀材料。 這個有趣的發現可能有助于尋找其他用于創新應用的2D材料。
在層狀材料中,層內的原子通過強大的共價鍵結合在一起,而原子間范德華力相互作用使得原子層可以堆疊在一起。從塊狀分層材料上片狀剝離獲得二維結構相對是比較容易的。化學氣相沉積(CVD)生長也被用于合成2D材料。在這些物理和化學方法中,LPE由于其簡單和有效的過程而被廣泛使用。
與層狀材料不同,非分層材料所含有的三維結構中都具有化學共價鍵。似乎很困難甚至不可能從這些材料中獲得分層結構。但是,如果能夠實現這一目標,我們不僅可以拓寬二維材料族,還可以創造出許多創新應用。科學家們推測LPE方法可以用于通過超聲波剝離非層狀材料。
由中國深圳大學張晗教授領導的新研究利用LPE方法(文章發表在Advanced Functional Materials雜志上,題目為“Ultrathin 2D Nonlayered Tellurium Nanosheets:Facile Liquid-Phase Exfoliation,Characterization and Photoresponse”)從非分層材料獲得了二維納米片 具有高性能和增強的穩定性“)。 這些發現使得在2D材料領域具有普遍意義的LPE方法成為可能。
在這項工作中,作者通過LPE方法實現了超薄2D非層狀碲(Te)納米片。所制備的2D Te納米片具有典型的2D結構,橫向尺寸范圍從41.5 nm到177.5 nm,厚度范圍從3 nm到6 nm。
液相剝落可以用來剝落非層狀材料,如碲。
液相剝落(LPE)可用于剝落非層狀材料,如碲(Te)。新剝離的非層狀2D納米材料在光響應器件領域具有很大潛力。圖片來源:謝忠建博士,深圳大學晨陽博士
大塊晶體Te中的強各向異性,具有源自鏈內強的Te-Te共價鍵和鏈間弱范德瓦爾斯力的典型鏈狀結構,可能是形成2D Te納米片的原因。
更有意思的是,由于Te的窄帶隙,所制備的2D Te納米片可用于制造高性能光電探測器。
2D Te納米片表現出優異的從紫外到可見光區域的光響應行為,以及強大的時間和周期穩定性,以實現開/關切換行為。
較高的偏置電位,較高的光功率強度以及較高濃度的KOH電解質可在模擬光照下導致較高的光電流強度。
作者觀察到了波長為350 nm,365 nm,380 nm,400 nm和475 nm的樣品輻照樣品的類似趨勢。與其他類型的照明相比,模擬光可以產生更大的光電流強度,而低波長光產生更高的光響應性。
通過采用拉曼表征手段,研究團隊觀察到初生的2周齡的2D Te納米片的振動峰沒有顯著變化,表明2D Te納米片不僅具有穩定的結晶特性,而且在環境條件下具有良好的穩定性。
2D Te納米片的光響應性能的穩定性對于實際應用至關重要。為此,測量了2D Te納米片的光響應性能的循環穩定性和時間穩定性。
測量時間總長為10,000秒,時間間隔為5秒,經歷了1,000次開/關循環周期,以研究光響應性能的循環穩定性。經過1,000次開/關循環之后,2D Te納米片的光電流強度僅下降了16.6%,表明了其具有良好的循環穩定性。
另外,在0.1mol/L-1 KOH溶液中浸泡1個月后,再次檢測該樣品的光響應行為。結果表明,1月齡的2D Te納米片的光電流強度降低了24%,這再次表明2D Te納米片在KOH電解質中具有良好的時間和化學穩定性。
根據這些發現,論文的作者們預測LPE生產的2D Te納米片在紫外 – 可見光探測和液態光電子領域將具有很大的應用潛力。
在未來,這項工作可能會為從塊狀材料中獲得高質量的二維納米結構材料開辟一條新的途徑,這將會大大擴展二維材料大家族。
文章題目:The rise of 2D non-layered materials in optoelectronics,原文來自nanowerk
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