北理工在雙異價摻雜半導體納米材料可控制備方面取得新進展
發(fā)布日期：2020-09-28 供稿：材料學院
編輯：劉曉雪 審核：金海波 閱讀次數(shù)：
可控摻雜引起的精準能帶工程是光電新能源應(yīng)用的半導體納米材料關(guān)鍵前提。近日，北京理工大學張加濤教授團隊利用表面空位成功克服離子交換反應(yīng)當中的動力學勢壘，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體納米晶/量子點的研究中取得重要進展，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、電學和磁學等性質(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的離子交換法，通過在表面精準的創(chuàng)造Cu空位和In空位，極大地降低了反應(yīng)的動力學勢壘，使動力學上很難實現(xiàn)的反應(yīng)很容易實現(xiàn)，成功制備了Cu、In雙摻雜的CdX和ZnX納米晶/量子點。該方法具有一定的普適性，可實現(xiàn)更多的硫?qū)侔雽w納米晶材料的精準組分、摻雜調(diào)控。
圖1 傳統(tǒng)離子交換和表面空位工程誘導的離子交換對比示意圖
圖2 表面空位工程誘導的離子交換策略的動力學模擬和方法的普適性
上述研究成果得到了結(jié)構(gòu)可控先進功能材料與綠色應(yīng)用北京市重點實驗室和材料學院先進材料實驗中心的平臺支持，得到了國家自然科學基金 (Grant No. 51872030, 51631001, 51902023 and 51702016)和科研院創(chuàng)新人才支持計劃經(jīng)費的支持。北理工材料學院博士生白冰和趙重陽（現(xiàn)北京理工大學博士后）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
附徐萌通訊作者簡介：
徐萌，副教授，2009年6月于浙江大學材料學院獲得工學學士學位，2014年7月于中國科學院國家納米科學中心獲得理學博士學位，同年9月入職北京理工大學材料學院，目前主要從事半導體納米晶與量子點的可控合成與光電、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。主持國家自然科學基金2項，以研究骨干參與國家自然基金委重點項目1項。
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