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随着柔性透明电子技术的兴起,二维半导体材料近年来备受关注,特别是直接带隙特性使得这些二维结构有望应用在光电子学领域。在过去十年里,研究者们已相继发展出MoS2和磷烯等典型的具有直接带隙的二维半导体材料。然而,MoS2的带隙是层数依赖性的,直接带隙仅能在单层结构中实现,而磷烯在空气环境中的化学性质不稳定。因此,近年来众多研究致力于优化这些二维结构并探索更多的二维半导体组员。二维过渡金属碳化物(MXenes)是自2011年以来新兴发展起来的一类二维材料,其丰富的化学元素组成及可调谐的表面官能团为其性质的多样化提供了广阔的空间。MXenes材料主要由选择性刻蚀三维层状MAX相材料的A层Al原子获得,其中M表示前过渡金属,A主要是来自第13-16族的元素,X是C和/或N。MXenes材料丰富的化学元素组成和可调谐的性质使其在储能、电磁干扰屏蔽、复合材料、水体净化及传感器等领域展现出良好的应用前景。一般来说,这些二维碳化物呈现本征的金属性,并且其中的诸多组员兼具导电性和亲水性。在适当表面官能团Tx调谐下,Mo2CTx和Mo2TiC2Tx等少数组员呈现类似半导体的输运性质,理论工作则表明其具有间接带隙。尽管理论工作预测了MXenes中的一些组员具有直接带隙半导体性质,但在实验合成上仍面临挑战。因此,进一步丰富MXenes材料体系,引入具有直接带隙半导体性质的组员对拓展MXenes材料化学、结构多样性并拓展其在光电子器件等领域的潜在应用具有重要意义。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进能源材料工程实验室前期的理论工作表明,Sc2C是MXenes体系中唯一一个半导体特性不依赖于表面官能团的组员,此外羟基官能化的Sc2COH被预测具有直接带隙特性。但是,过渡金属Sc很难形成相应的含Al的MAX相结构。最近,瑞典林雪平大学团队通过将Sc引入三元Mo-Al-C系统,分别合成了面外有序的o-MAX和面内化学有序的i-MAX层状材料,基于选择性刻蚀法又相继获得了Mo2ScC2Tx和Mo1.33CTxMXenes,但在含氟化物的溶液中同时发生了Al和Sc原子的选择性蚀刻。以上工作表明基于传统思路,在腐蚀性含氟溶液中选择性蚀刻MAX相来合成全Sc系MXene非常困难。因此,通过结构设计获得可刻蚀的前驱体,并建立温和相容的刻蚀化学对获得全Sc系MXene非常重要。先进能源材料工程实验室利用一类新型非MAX相层状材料作为前驱体,通过刻蚀Zr3Al3C5及Hf3(AlSi)4C6中的Al(Si)-C亚层的全新路径,相继在MXenes体系中引入了Zr3C2Tx(Angewandte Chemie International Edition,128 (16), 5092-5097)及Hf3C2Tx(ACS nano11 (4), 3841-3850) MXenes组员。在此基础上,实验室研究人员合成了类MAX相结构的ScAl3C3前驱体,在相对温和的有机碱液TMAOH中,选择性刻蚀ScAl3C3相中的Al-C亚层获得了二维全钪系碳化物ScCxOH。通过光电子能谱、电子能量损失谱及透射电镜等表征手段证实其表面主要含-OH官能团。与瑞典林雪平大学教授Per Persson团队合作,基于价电子能量损失谱(VEELS)及阴极荧光光谱(CL)证实该新型Sc系二维碳化物具有约2.5eV的直接带隙。与日本国立材料研究所教授廖梅勇团队合作,以剥离态的几层结构ScCxOH片层制作了光探测器件,发现其在紫外可见光区域具有良好的光电响应性(0.125A/W,10V,360nm)及高量子效率(~43%),瞬态响应良好,无明显缺陷阱效应。该材料的响应率与基于石墨烯、少层MoS2及GaSe等二维材料制作的光探测器具有可比性,且接近传统的GaN薄膜光探测器件(0.148 A W-1, 51%)。具有适中带隙值的直接带隙半导体型ScCxOH材料有望在可见光探测器及光催化等领域获得应用。
该工作近期发表于ACS Nano期刊(DOI: 10.1021/acsnano.8b06279)。相关研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院前沿科学重点研究计划、王宽诚教育基金,普渡大学ITaP计算资源、中科院跨学科创新团队等的经费支持。
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磷酸锰铁锂投资热度不减。近日,电池中国获悉,江苏珩创纳米科技有限公司(以下简称“珩创纳米”)完成A轮超1亿元人民币融资,本轮融资由广发信德领投,黄海金控、创维投资、电科基金、正景资本跟投,此轮融资将用于持续产能扩张。在此之前,珩创纳米曾获得沃衍资本Pre-A轮投资。资料显示,珩创纳米成立
近日,大连化物所储能技术研究部(DNL17)李先锋研究员和鲁文静副研究员团队在溴基液流电池电极研究方面取得新进展。研发团队通过在电极表面基于可逆的固态溴络合效应,同步提高了电极的固溴能力和催化活性,降低了溴基液流电池的自放电率,提高了电池功率密度和循环寿命。研究团队提出了一种向电极表
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3月27日,陕西省印发陕西省培育千亿级第三代半导体产业创新集群行动计划(陕发改高技〔2024〕601号),其中提到,依托我省新能源汽车、光伏逆变、智能电网、储能装置、轨道交通、5G通信以及国防军工等行业优势,加强产业链上下游企业合作,推进第三代半导体应用创新。到2035年,带动新能源汽车、光伏逆
北京时间3月19日凌晨,被新能源圈推上风口浪尖的英伟达创始人黄仁勋,在芯片新品发布会上再抛重磅发言,“我们的目标是不断降低生产成本并提高能源利用效率。”人工智能AI热潮带来的算力需求彻底重塑了其市场格局,算力的需求推动了半导体行业成为全球科技创新的焦点。尤其半导体行业面临的能源挑战吸
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3月6日,正泰新能分别与美科股份、双良硅材料、丽豪半导体达成战略合作,共同致力于打造绿色供应链,提升光伏行业绿色化发展水平,同时满足终端组件产品最大程度覆盖全球市场,推动全球可持续发展。正泰新能首席供应链官陈家彬、美科股份战略供应链中心总经理冯琰、双良硅材料副总经理吴刚、丽豪半导体
经上海市人民政府批准,《半导体行业污染物排放标准》(DB31/374-2024)为上海市地方污染物排放标准,现予以发布。2024年5月1日起实施。本文件规定了半导体行业水污染物排放控制要求、大气污染物排放控制要求、污染物监测要求、达标判定要求、实施与监督等内容。本文件适用于半导体行业现有企业水和大
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2月2日,芯联集成全资子公司芯联动力科技(绍兴)有限公司(下称“芯联动力”)与国电南瑞控股子公司南京南瑞半导体有限公司(下称“南瑞半导体”)的签约仪式在南京举行。芯联集成CEO赵奇、南瑞半导体董事长陈英毅代表双方签约。根据协议,两家公司将在碳化硅芯片等产品上展开科技研发、供应链保障、
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12月13日,云南省发展和改革委员会关于云南宇泽半导体有限公司年产3GW单晶硅片生产线项目节能报告的审查意见。云南省发展改革委委托云南省节能监察中心组织有关专家对该项目(项目代码:2211-532301-04-01-153877)节能报告进行了评审,对项目能源消费情况、能效水平、用能工艺及节能管理措施等提出如
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北极星电力软件网获悉,10月9日,河北省人民政府办公厅发布印发《关于支持第三代半导体等5个细分行业发展的若干措施》(以下简称《措施》)的通知。《措施》指出,支持大数据中心集群建设。支持“东数西算”国家一体化算力网络京津冀枢纽节点建设,利用好可再生能源消费不纳入能耗总量和强度控制政策,加
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