中南大学张正伟团队ACS Nano，Nano Letters和Small最新成果

文摘 2024-12-10 08:30 安徽

来源 | 中南大学

近日，中南大学物理学院纳米光子学与器件湖南省重点实验室的张正伟教授团队在2D过渡金属硫族化合物（TMDs）及偏振敏感光电器件领域取得了进展，研究成果发表在《美国化学学会·纳米》（ACS Nano）、《纳米快报》（Nano Letters）和《微尺度》（Small）等国际权威期刊上。

近年来，2D TMDs及其横向异质结因独特的电子和光电子学特性而备受关注，然而，原子尺度上精确合成2D异质结以及相关应用拓展尚待深入探索。团队成员采用逆向气流生长高质量、高均一性WSe2纳米片，并利用高度可控的硫蒸汽进料和精确的温度控制，在极短的时间内通过取代反应合成高质量横向异质结构以及WS2纳米片（图1）。从原子尺度上揭示了应变诱导转变的可能机制。该研究成果“通过原子替代可控合成WSe2-WS2横向异质结构”（Controllable Synthesis of WSe2-WS2Lateral Heterostructures Via Atomic Substitution）发表在《美国化学学会·纳米》（ACS Nano）上。第一作者为中南大学博士生张顺辉、刘航，中南大学物理学院张正伟教授为本文的通讯作者。

图1 原子取代形成异质结示意图

在高质量WSe2纳米片的基础上，团队采用溶液驱动卷曲自组装等技术实现具有稳健的接触界面的1D/2D同质结构可控制备（图2）。这种新型结构能够在宽光谱范围内实现自供电偏振敏感检测，并成功应用于光成像。这些探索为2D材料的形态工程建立了一个新的范式，并为未来的高性能、自驱动和偏振敏感的宽带光电检测应用提供了一个可行的策略，标志着向实际的可穿戴和柔性电子设备迈出的重要一步。该研究成果“自卷曲的WSe2一维/二维同质结：实现高性能自供电偏振敏感光电探测器（Self-Rolled-Up WSe2One-Dimensional/Two-Dimensional Homojunction: Enabling High-Performance Self-Powered Polarization-Sensitive Photodetectors）”发表在《纳米快报》（Nano Letters）上。第一作者为中南大学博士生张百慧、南京工业大学硕士生敖志康，中南大学物理学院张正伟教授、李宏建教授、钟绵增副教授为本文的共同通讯作者。

图2 1D/2D WSe2同质结的自组装示意图

此外，团队利用溶液驱动卷曲自组装等技术方便且高效地实现了取向均匀的WSe2纳米卷。通过拉曼光谱、光电探测器等表征技术对比了纳米片和纳米卷的性能，发现：纳米卷具有较强的各向异性光学性质，而纳米片在不同偏振角下没有明显的拉曼强度变化；基于纳米卷的光电探测器具有较强的偏振敏感探测能力，而纳米片则没有明显的偏振敏感光电现象。这项工作揭示了WSe2纳米卷作为优秀偏振敏感光电探测器的潜力，并为高性能光电器件的发展提供了新的见解。该研究成果“将二维WSe2纳米片卷成1D各向异性纳米卷用于偏振敏感光电探测器（Rolling up 2D WSe2Nanosheets to 1D Anisotropic Nanoscrolls for Polarization-Sensitive Photodetectors）”发表在《微尺度》（Small）上。第一作者为南京工业大学柔性电子未来学院硕士生敖志康、博士生刘畅，中南大学物理学院张正伟教授、南京工业大学柔性电子未来学院马惠芳副教授为本文的共同通讯作者。

据悉，以上研究得到了国家自然科学基金项目、湖南省自然科学基金、长沙市自然科学基金、新疆维吾尔自治区自然科学基金重点项目、宁波市自然科学基金和中央高校基础研究基金等的支持。

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