Electron 2024年第4期正式上线!

韩国成均馆大学Ho Seok Park教授联合扬州大学郁旭副教授在文章中指出，锂离子电池（LIBs）已广泛应用于移动通信设备、便携式电子设备、电动汽车和固定储能系统中。然而，锂离子电池的实际能量密度已接近其理论阈值。鉴于对高能量密度的需求日益增长，锂金属电池（LMBs）因其高达3860 mAh g^-1的理论容量和低电化学电位而得到广泛关注。尽管如此，锂的高化学活性会导致严重的副反应，消耗电解质，并在金属锂表面形成厚且不均匀的固体电解质界面（SEI）。此外，锂的无限体积膨胀会破坏SEI层。随后，锂在枝晶根部发生剥落，形成“死锂”，导致容量衰减和库仑效率（CE）降低。因此，在锂反复沉积/剥离过程中锂枝晶易于形成和生长的安全问题尚未得到解决。

引用本文：

Liu Q, Zheng Z, Xiong P, et al. Functional organic 7,7,8,8‐tetracyanoquinodimethane  artificial layers for the dendrite suppressed lithium metal anodes. Electron. 2024;2(4):e72. https://doi.org/10.1002/elt2.72

电子科技大学巫江教授团队在文章中指出，长波长红外（LWIR）探测中的弱响应问题长期以来一直是人们持续关注的问题，此类弱响应极大地限制了电子器件应用的可靠性。雪崩光电探测器虽然具有出色的响应性能，但在倍增过程中却饱受高暗电流困扰。为解决这些问题，作者设计了一种高性能的II型超晶格（T2SLs）LWIR APD。首先，利用InAs/InAsSb T2SLs吸收层较低的俄歇复合速率来降低暗电流。同时，采用低k值的AlAsSb作为倍增层，在保持足够增益的同时抑制器件噪声。为促进载流子传输，在吸收层和倍增层之间插入InAs/AlSb T2SLs阶梯渐变层，以优化导带不连续性。结果表明，该器件在100 K、8.4 μm波长下表现出优异的光响应性能，且暗电流密度保持在较低的5.48 × 10⁻² A/cm²水平。具体而言，在击穿电压下，该器件实现了366的最大增益、650 A/W的响应度和26.28%的量子效率。该设计为推进LWIR探测技术的发展提供了一种前景广阔的解决方案。

引用本文：

Cheng K, Shen K, Li C, Guo D, Wang H, Wu J. Design of long‐wavelength infrared InAs/InAsSb type‐II superlattice avalanche photodetector with stepped grading layer. Electron. 2024;2(4):e73. https://doi.org/10.1002/elt2.73

北京师范大学陈晓团队在文章中指出随着5G通信技术的加速发展，电磁波在军事装备、医疗器械、航空航天等领域得到了广泛的应用。然而，由此产生的电磁污染，将扰乱设备运行并威胁人类健康。二硫化钼（MoS₂）因具有独特的二维结构而受到研究者的青睐，其比表面积大、厚度小、密度低，能够通过多重反射电磁波有效减少或消除电磁污染。随着对电子器件便携性、高性能、多功能、智能化的硬性要求，电子元器件不断向小型化、集成化、高功率的方向发展。除了内部元件之间存在严重的电磁干扰外，内部功率过大会产生大量的余热，使产品变热，工作性能下降，严重影响电子器件的性能和稳定性。

引用本文：

Li Y, Han X, Zhu J, Feng Y, Liu P, Chen X. MOF‐derived Co/C‐anchored MoS₂‐based phase change materials toward thermal management and microwave absorption. Electron. 2024;2(4):e56. https://doi.org/10.1002/elt2.56

清华大学何向明教授团队在文章指出开发新材料的传统方法可能已无法满足人类能源转型的迫切需求。机器学习（ML）和人工智能（AI）的出现使材料科学家认识到利用AI/ML加速创造新型电池材料的潜力。虽然固定的材料属性已被广泛研究，作为建立人工智能与材料化学之间联系的描述符，但由于缺乏对人工智能/ML潜在机制的了解，这些属性往往缺乏通用性和准确性。因此，材料科学家需要全面了解AI/ML的运行机制和学习逻辑，以设计出更精确的描述符。本文回顾了以往有关人工智能、机器学习和描述符的研究，这些研究已被用于应对从材料开发到电池性能预测等各个层面的挑战。此外，本文还介绍了人工智能和机器学习的基础知识，以帮助材料和电池开发人员理解其运行机制。本文展示了精确、合适的机器学习描述符在创造新型电池材料中的重要作用。本文通过举例说明、总结当前的描述符和机器学习算法，以及研究未来人工智能进步对可持续能源行业的潜在影响，来实现这一目的。

引用本文：

Wang Z, Wang L, Zhang H, Xu H, He X. The importance of precise and suitable descriptors in data‐driven approach to boost development of lithium batteries: a perspective. Electron. 2024;2(4):e41. https://doi.org/10.1002/elt2.41

厦门大学张洪良教授课题组在文章中探讨了单晶金刚石薄膜异质外延生长的原理、挑战、结构和电子性质及潜在应用，并指导了该新兴领域的未来研究方向。文章指出，金刚石是一种具有卓越物理和化学性质的终极半导体材料，拥有超宽带隙、出色的载流子迁移率、极高的热导率以及稳定性。这使其在包括电力电子、散热、传感器和光电器件在内的多种应用中极具吸引力。然而，生长出大尺寸且高质量的单晶金刚石薄膜是一大挑战，这对于充分发挥这种神奇材料的潜力至关重要。异质外延生长是一种有望实现大尺寸（可达3英寸）且电性能可控的单晶金刚石晶片的有前景的方法。本综述概述了使用微波等离子体辅助化学气相沉积进行金刚石异质外延的最新进展，包括异质外延生长的机制、衬底的选择、薄膜优化、化学缺陷及掺杂。此外，文章还讨论了近期在器件应用领域单晶金刚石薄膜异质外延生长的研究进展，并对其研究前景进行了展望。

引用本文：

Uwihoreye V, Hu Y, Cao G, Zhang X, Oropeza FE, Zhang KHL. Recent progress on heteroepitaxial growth of single crystal diamond films. Electron. 2024;2(4):e70. https://doi.org/10.1002/elt2.70

中国科学院上海高等研究院曾高峰研究员、徐庆副研究员团队在文章中指出，光/电催化具有低成本、高性能、无污染等特点，符合环境和能源政策。共价有机框架（COFs）作为一种晶体有机骨架聚合物，因其比表面积大、孔径规则、稳定性优异、结构设计灵活和活性位点丰富等优势，在光/电催化领域得到了广泛的应用和研究。文章综述了COFs的结构特点以及增强COF材料光/电催化活性的策略；随后，深入探讨了COF材料在光/电催化中的应用；最后，讨论了COF材料在光/电催化领域的发展前景和面临的挑战。

引用本文：

Yang G, Xu Q, Zeng G. Developments of photo‐/electro‐catalysis based on covalent organic frameworks: A review. Electron. 2024;2(4):e39. https://doi.org/10.1002/elt2.39

南京理工大学陈胜教授团队在文章中指出，氨是化肥和药品制造的重要原材料，化肥和药品是化学和农业行业的主要经济支柱。目前，工业上仍采用传统的哈伯-博施法制造氨气（NH₃），但生产过程会排放大量二氧化碳，这与当前实现碳中和的目标不符。氮还原反应（NRR）技术因其环保、可持续及其可在温和环境下起效的能力而备受关注。然而，NRR技术仍处于发展初期，面临众多难题，包括反应动力学缓慢、氨产率和法拉第效率（FE）低，以及关于氮固定研究的缺乏。本文旨在推动NRR技术的工业化进程，总结了铁基催化剂（包括单原子催化剂、有机框架、金属氧化物和合金）的研究进展；最后，本文讨论了提高氨产率和FE、改善反应动力学以及构建可持续整体氮固定系统的策略，并对铁基催化剂在其他领域的发展进行了展望。

引用本文：

Xu L, Zhu Z, Duan J, Chen S. Account of eco-friendly energy conversion reaction: iron-based nitrogen electrofixation. Electron. 2024;2(4):e40. https://doi.org/10.1002/elt2.40

南方科技大学蔡超等在文章中指出，析氧反应（OER）对于电化学合成反应至关重要，这些反应包括制氢和有机氢化反应。然而，现有析氧反应催化剂（主要是铱/钌及其氧化物）的高昂成本限制了它们在电化学合成领域的实际应用。为了开发出一种低成本、高效率的替代催化剂，需要更深入地了解析氧反应的驱动机制以及催化剂的电子结构与活性位点之间的关系。本文总结了催化剂领域的最新进展，特别关注了电子结构调控策略及其活性增强效果，指明了未来研究的方向。

引用本文：

Zhang Z, Han S, Li C, Cai C, Gu MD. Assessing electronic struct ure modulation strategies toward the development of low‐cost oxygen evolution reaction catalysts.Electron. 2024;2(4):e65. https://doi.org/10.1002/elt2.65

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第2卷第2期

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