更多类似石墨烯的2D系统,例如Xenes和Xanes(其中x =硅,德语等),4 - 6个过渡金属二分法(例如,MOS 2,WS 2,Mose 2,WSE 2),7,8六角硼硝酸盐,9 mxenes(例如,过渡金属碳化物和硝酸盐),10个黑磷,11和2d钙钛矿12,13已合成。其中,硅纳米片由于与当前基于SI的纳米技术的预期兼容性而引起了极大的关注。硅纳米片在石墨烯类似硅烯之间存在分歧,该石墨烯类似硅由混合的SP 2 /SP 3-杂化硅原子组成,14和氢末端的石墨烯的类似物,所谓的硅烷,SP 3-氢化硅原子。15作为SP 3-杂交对硅的有利,16硅不稳定,因此仅在底物上外恋生长,例如,AG(111)或IR(111)。17 - 22通过在低温下用浓盐酸从ZINTL二相钙(CASI 2)从ZINTL相(CASI 2)的钙阳离子去钙阳离子来制备更稳定的硅硅烷(氢终止的硅质,SINS-H)。6 Sins-H具有独特的电子,机械和光学特性。根据理论研究,SINS-H是一种半导体材料23,具有应变带隙,24,25,而其原子
这些和其他有吸引力的特点引起了人们对这种技术日益增长的兴趣,包括材料科学的基本方面和控制界面特性的化学方法。纳米材料合成方法和纳米制造技术的最新进展为具有极高界面面积和极小尺寸的化学传感器创造了机会,分别可以提高灵敏度和响应时间。以前的报告描述了独特的传感器类别,它们利用各种类型的纳米材料和设备架构进行有针对性的应用,活性材料包括有机半导体[3,4]、无机薄膜和纳米线[5–9]、碳纳米管[10]、石墨烯[11]和过渡金属二硫代化合物[12]。在所研究的广泛材料中,单晶硅及其衍生物尤其令人感兴趣,因为其具有优异、可重复和良好控制的电子特性,可实现卓越的性能和节能运行,并与互补金属氧化物半导体 (CMOS) 技术兼容,用于集成多路复用和信号处理。各种研究都表明了此类化学传感平台的用途,重点是制备、组装、界面工程、电气性能和应用。与其他纳米材料(例如石墨烯、过渡金属二硫属化物、黑磷)相比,这些纳米材料通常包含一系列不受控制的活性位点(例如空位、晶粒边界和缺陷),对基面传感产生不利影响,而现代方法可以常规形成单晶硅,质量优异,成本低,面积大,结构和材料特性近乎完美。[13] 受控生长和/或光刻
[3] Huan Zhao; Linghan Zhu;江西li; Vigneshwaran Chandrasekaran;乔恩·凯文·鲍德温(Jon Kevin Baldwin);迈克尔·佩特斯(Michael t Pettes); Andrei Piryatinski;李阳;汉·htoon。操纵近红外量子光生成的层间激子。纳米字母。2023,23,11006-11012。[4] Xiangzhi li;安德鲁·琼斯(Andrew C Jones); Junho Choi; Huan Zhao; Vigneshwaran Chandrasekaran;迈克尔·佩特斯(Michael t Pettes); Andrei Piryatinski; ma rta a tschudin;帕特里克·雷瑟(Patrick Reiser);大卫百老汇。在应变工程WSE2/NIPS3异质结构中,接近诱导的手性量子光生产生。自然材料。2023,22,1311-1316。[5] Huan Zhao;迈克尔·佩特斯(Michael t Pettes); Zheng;汉·htoon。位点对照的电信波长单光子发射器在原子上薄的Mote2中。nat Commun。2021,12,6753。[6] Huan Zhao; Beibei Wang; Fanxin Liu;小对Haozhe Wang; Wei Sun Leong;马克·史蒂文斯(Mark J Stevens); Priya Vashishta; aiichiro nakano;庆。流体流有助于范德华材料的确定性折叠。高级功能材料。2020,30,1908691。[7] Tong Wu†; Huan Zhao†; Fanxin Liu; Jing Guo;汉王。设备的机器学习方法 - 基于随机设备设备的玻尔兹曼机器的电路合作。ARXIV预印ARXIV:1905.04431。2019。[8] Shanyuan Niu†; Huan Zhao†; Yucheng Zhou; Huaixun Huyan;博伊恩赵;江宾;斯蒂芬·B·克罗宁(Stephen B Cronin);汉王; Jayakanth Ravichandran。中波和长波红外线二色性二色性二色性在六角形钙钛矿甲状腺素中。材料的化学。2018,30,4897-4901。[9] Shanyuan Niu†;格雷厄姆·乔†; Huan Zhao†; Yucheng Zhou;托马斯·奥维斯(Thomas Orvis); Huaixun Huyan;贾德·萨尔曼(Jad Salman); Krishnamurthy Mahalingam;布列塔尼·乌尔文(Brittany Urwin);江宾·吴(Jiangbin Wu)巨大的光学各向异性在准尺寸晶体中。nat光子学。2018,12,392。[10] Ivan Esqueda; Huan Zhao;汉王。有效的学习和横杆操作,具有原子薄的2-D材料化合物突触。应用物理学杂志。2018,124,152133。[11] Zhipeng Dong; Huan Zhao;唐·迪马齐奥(Don Dimarzio); Myung-Geun Han; Lihua Zhang;杰西·蒂斯(Jesse Tice);汉王; Jing Guo。由2-D材料启用了原子上的CBRAM:缩放行为和性能限制。电子设备上的IEEE交易。2018,65,4160-4166。[12] Huan Zhao; Zhipeng Dong;他天;唐·迪马尔兹(Don Dimarzi); Myung-Geun Han; Lihua Zhang;小对Fanxin Liu;朗山; Shu-Jen Han。原子上薄的femtojoule候选装置。高级材料。2017,29,1703232。[13] Bolin Liao†; Huan Zhao†; Ebrahim Najafi;小对他天;杰西·蒂斯(Jesse Tice);奥斯汀·J·明尼奇(Austin J Minnich);汉王;艾哈迈德·H·泽尔(Ahmed H Zewail)。黑磷中各向异性光载体动力学的时空成像。纳米字母。2017,17,3675-3680。[14] Huan Zhao†; Yuanrui li;道格拉斯·奥尔伯格(Douglas Ohlberg); Wei Shi; Wei Wu;汉王; ping-heng tan。 单层钼二硫化物纳米纤维具有高光学各向异性。 高级光学材料。 2016,4,756-762。 纳米研究。 2015,8,3651-3661。[14] Huan Zhao†; Yuanrui li;道格拉斯·奥尔伯格(Douglas Ohlberg); Wei Shi; Wei Wu;汉王; ping-heng tan。单层钼二硫化物纳米纤维具有高光学各向异性。高级光学材料。2016,4,756-762。纳米研究。2015,8,3651-3661。[15] Huan Zhao†; Jiangbin Wu†;宗宗; qiushi guo;小王;富兰斯Xia;李阳; Pingheng tan;汉王。在各向异性原子上稀薄的鼻鼻中的层间相互作用。[16] Yichen Jia; Huan Zhao; qiushi guo;小王;汉王;冯米亚。可调节的等离子体 - 声子偏振子中的分层石墨烯 - 甲状腺氮化硼异质结构。acs光子学。2015,2,907-912。[17] Huan Zhao; qiushi guo;富兰斯Xia;汉王。 二维材料用于纳米素化的应用。 纳米素化学。 2015,4,128-142。 [18]小王;亚伦·琼斯(Aaron M Jones);凯尔·塞勒(Kyle L Seyler); vy tran; Yichen Jia; Huan Zhao;汉王;李阳; Xiodong Xu;冯米亚。 单层黑磷中高度各向异性和稳健的激子。 纳米技术。 2015,10,517-521。[17] Huan Zhao; qiushi guo;富兰斯Xia;汉王。二维材料用于纳米素化的应用。纳米素化学。2015,4,128-142。[18]小王;亚伦·琼斯(Aaron M Jones);凯尔·塞勒(Kyle L Seyler); vy tran; Yichen Jia; Huan Zhao;汉王;李阳; Xiodong Xu;冯米亚。单层黑磷中高度各向异性和稳健的激子。纳米技术。2015,10,517-521。
Biotite是一种属于三十二十体云母基团的铁矿,是一种自然丰富的分层材料(LM),具有有吸引力的电子特性,用于在纳米式设备中应用。Biotite在环境条件下以不可降解的LM脱颖而出,具有高质量的基础裂解,这是Van der Waals异质结构(VDWH)应用的重要优势。在这项工作中,我们将Biotite的微型机械剥落向下呈现给单层(1LS),从而产生具有较大面积和原子平坦表面的超薄薄片。为了识别和表征矿物,我们使用能量分散性光谱映射对生物岩进行了多元分析。此外,还采用同步型红外纳米光谱镜以几层形式探测其振动签名,对层数具有敏感性。我们还观察到及时(长达12个月)的良好形态和结构稳定性,并且在超薄生物岩片中热退火过程后其物理特性没有重要变化。导电原子力显微镜评估了其电容量,揭示了大约1 V/nm的电故障强度。最后,我们探讨了将Biotite用作底物的使用,并将LM封装在VDWH应用中。我们在低温下进行了光学和磁光测量。我们发现,超薄生物岩片可作为1L-摩尔2的良好底物,可与六边形的硝酸硼片相当,但它引起了1L-摩尔斯2 G因子值的少量变化,这很可能是由于其晶体结构上的天然杂质。此外,我们的结果表明,生物片片是保护敏感LMS(例如黑磷)免受降解的有用系统,可在环境空气中降解多达60天。我们的研究将Biotite作为一种有希望的,具有成本效益的LM,用于进步未来的超薄纳米技术。
早在1959年,理查德·费曼在题为“底部有足够的空间”的演讲中就提到了层状材料的概念。[1] 然而直到几十年后的今天,我们似乎才通过坚持不懈的努力,对二维材料这个神秘的物种有了更清晰的认识。[2] 对于具有纳米结构的二维材料,在平面上确定传热和电荷时会出现独特的物理奇异性,这使得它们引起了从超快光子学[3–9]电子/光电子器件[10–22]高性能传感器[23–30]生物医学[31–42]到光调制[43–51]等领域的广泛关注。 在过去的几年中,二维材料的整体格局不仅得到了极大的扩展,而且在其开发和应用方面也得到了很大的创新。 其中最引人注目的应用是非线性光学,它掀起了激光创新的狂潮。在众多现有的超短脉冲产生技术中,基于可饱和吸收体(SA)的被动锁模光纤激光器(MLFL)由于具有光束质量好、结构紧凑、成本低廉、兼容性好等优点,成为实现超短脉冲最有效的途径之一。虽然可饱和吸收体的发展经历了染料、半导体可饱和吸收镜(SESAM)等,但自从石墨烯材料的成功制备和应用以来,在光纤激光器中掀起了基于二维材料的可饱和吸收体制备研究的热潮。由于二维材料的光学非线性,基于二维材料的可饱和吸收体可以周期性地调制激光腔内环流光场,引起大量纵模发生相位振荡,从而在时间域上形成有规律的短脉冲串。非线性吸收机理主要由泡利不相容原理引起,使得材料在强光作用下,当有大量电子处于上激发态时,瞬间吸收较小。自石墨烯问世以来,更多的二维材料被认可并在激光领域得到应用。到目前为止,研究热点主要集中在几种代表性材料或与它们相关的一些异质结材料上,包括1)石墨烯;2)拓扑绝缘体(TIs);3)黑磷
B为VI族元素,例如Bi 2 Se 3 、Bi 2 Te 3 、Sb 2 Te 3 和In 2 Se 3 ,由于其独特的电子性质而受到越来越多的关注。 [2] 例如,半导体In 2 Se 3 表现出厚度相关的带隙(从块状晶体的1.3 eV到单层的2.8 eV)。 [3] 与无间隙石墨烯和过渡金属二硫属化合物相比,In 2 Se 3 的电子性质显示出明显的优势,后两者仅在单层中表现出相对较大的带隙(1.5–2.5 eV)。 [4] 当用作光学材料时,In 2 Se 3 表现出高吸收系数、宽范围响应度(从紫外线(325 nm)到短波长红外(1800 nm))和高灵敏度。 [5] 与其他对空气敏感的直接带隙二维材料(如黑磷(BP)[1c])不同,完整的 In 2 Se 3 薄片在空气中非常稳定。最近,基于单个 In 2 Se 3 纳米片的光电探测器具有高光敏性(10 5 AW − 1 )和快速、可逆和稳定的光响应特性。[5] In 2 Se 3 的优异性能优于许多其他二维材料(如石墨烯、BP 和 MoS 2 ),为大面积光电探测器提供了重要的基础。[6] 尽管如此,具有大晶畴的无缺陷 In 2 Se 3 薄片的可扩展生产仍然是其实际应用的障碍。微机械剥离是生产高质量薄 In 2 Se 3 纳米片的最著名方法。[5,7] 然而,它的剥离产率极低,仅适用于基础研究。 [8] 克服这一限制的潜在方案包括化学气相沉积、[2c] 液相剥离 [9] 和湿化学合成。[10] 然而,这些方法制备的 In 2 Se 3 薄片通常具有大量缺陷和较差的光电性能。[9,11] 例如,通过气相沉积获得的 In 2 Se 3 纳米片的光响应度(3.95 × 10 2 AW − 1)明显低于透明胶带剥离薄片(10 5 AW − 1)。[8] 从基本角度来看,In 2 Se 3 是一种由弱范德华力连接的层状材料,层间距离为 0.98 nm,比许多其他层状化合物(0.3–0.7 nm;图 1 a、b;图 S1,支持信息)大得多。因此,插入客体分子或离子,特别是在溶液中电流的驱动下,可以成为将二维晶体分层成单个薄片的合理策略。[12]