
近日,我校竇衛(wèi)東教授和吳海飛副教授課題組在Nature Index(NI)收錄的自然科學(xué)類期刊《Applied Physics Letters》上發(fā)表一篇高水平論文,提出了利用In2Se3鐵電特性調(diào)控Sn和Se原子的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)行為,制備出高質(zhì)量二維SnSe薄膜的方法。此方法為高質(zhì)量二維范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)的生長和性能調(diào)控提供了新的思路。

α-
的極化場取向調(diào)控SnSe薄膜的生長行為示意圖

壓電原子力顯微鏡(PFM)測得的α-隨機(jī)分布的極化向上和極化向下電疇

SnSe在極化向上的α-呈現(xiàn)二維層狀生長,在極化向下的α-呈現(xiàn)無規(guī)則島狀生長
SnSe作為一種新型的綠色環(huán)保型二維半導(dǎo)體材料,具有優(yōu)異的熱電和光電性能,且環(huán)保、儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉,近年來已成為熱電材料和光電材料領(lǐng)域的新起之秀,引起了人們極大的關(guān)注。然而,大面積、高質(zhì)量SnSe薄膜的制備至今仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。研究團(tuán)隊(duì)提出了在分子束外延系統(tǒng)中利用襯底的極化場控制吸附錫和硒原子的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)來調(diào)控SnSe生長行為的新思路。選取了二維鐵電材料α-作為極性襯底,α-具有自發(fā)向上和自發(fā)向下的面外極化場取向,且可通過外加電場的方式實(shí)現(xiàn)極化場取向的反轉(zhuǎn)。研究團(tuán)隊(duì)通過第一性原理的理論計(jì)算及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,表明α-的極化場取向可以顯著影響Sn和Se原子在α-極化基底上的動(dòng)力學(xué)行為,即SnSe薄膜的生長行為對襯底的極化場取向非常敏感。當(dāng)α-極化場的取向向上時(shí),外延的SnSe呈現(xiàn)層狀生長;當(dāng)α-極化場取向向下時(shí),外延的SnSe呈現(xiàn)無規(guī)則的島狀生長。即通過調(diào)控α-極化場取向可實(shí)現(xiàn)大面積、高質(zhì)量二維SnSe薄膜的制備。
該研究成果為二維SnSe薄膜作為構(gòu)建新型二維功能納米電子器件的理想材料提供了一種可能性,也為其他高質(zhì)量二維薄膜材料及二維范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)的生長和性能調(diào)控提供了新的思路。
我校2024屆碩士研究生壽珂瑩和浙江大學(xué)物理學(xué)院博士研究生沈金伯為該論文共同一作,我校為第一單位,竇衛(wèi)東教授、吳海飛副教授和浙江大學(xué)陸赟豪教授為共同通訊作者。
文章鏈接:https://doi.org/10.1063/5.0204179
編輯:蘇標(biāo)標(biāo) 嚴(yán)許媖