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二硫化鎢——具有廣泛的電子和光電應(yīng)用前景新材料

紐約大學(xué)理工學(xué)院電學(xué)與計算機工程助教Davood Shahrjerdi和博士生Abdullah Alharbi 在Applied Physics Letters上發(fā)表的文章中消息闡述了這一用于合成大片高性能單層二硫化鎢的技術(shù)，二硫化鎢是具有廣泛的電子和光電應(yīng)用前景的合成材料。

Shahrjerdi說：“我們開發(fā)了專門的反應(yīng)器結(jié)合化學(xué)氣相沉積法來生長這種材料，并做了一些細微但關(guān)鍵的改變來改善反應(yīng)器的設(shè)計和自身生長過程。我們發(fā)現(xiàn)，我們可以生產(chǎn)出原來只停留在紙上的高質(zhì)量單層二硫化鎢。這是極其關(guān)鍵的一步，這使得這項研究可用于開發(fā)下一代晶體管、可穿戴式電子產(chǎn)品，甚至是柔性生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等。”

自從第一個二維材料石墨烯在實驗中被發(fā)現(xiàn)，人們已經(jīng)對二維電子材料研究了數(shù)十年。石墨烯和類似的二維材料都是只有一個原子的厚度，又被叫做單層材料，它們的厚度比一張紙的厚度小了幾百上千倍。這些二維材料有巨大的優(yōu)勢和潛力，即很高的柔性，強度和導(dǎo)電性，但將它們用于實際還是很有挑戰(zhàn)性的。

石墨烯（單層碳原子）已在晶體管領(lǐng)域被研究很久了，但其缺乏能帶隙為半導(dǎo)體應(yīng)用帶來了困難。Shahrjerdi解釋說：“你不能關(guān)閉石墨烯晶體管。”與石墨烯不同，二硫化鎢具有相當大的能帶隙，而且它還顯示出了新的屬性：當原子層的數(shù)目增加時能帶隙變得可調(diào)，并在單原子層厚度時它可以強烈吸收和發(fā)射光，使其在光電子、傳感和柔性電子器件等領(lǐng)域成為理想選擇。

為單原子層材料的開發(fā)所作出的努力往往會受到材料自身缺陷的影響，雜質(zhì)和結(jié)構(gòu)失調(diào)可以影響半導(dǎo)體中載流子的遷移率。Shahrjerdi和他的學(xué)生通過除去生長促進劑并使用氮氣而非氬氣作為載氣的方式，成功地減少了結(jié)構(gòu)失調(diào)。

Shahrjerdi指出，材料的綜合測試表明單層二硫化鎢的載流子遷移率是迄今為止的最高值。他說：“這對我們這些在這個領(lǐng)域研究的人來說，是一個非常令人興奮的進展。”