蘇州納米所康黎星等Nano Letters:碳納米管內(nèi)嵌異質(zhì)結(jié)的電學(xué)行為轉(zhuǎn)變研究取得新進(jìn)展
二維材料的范德華集成為異質(zhì)結(jié)的構(gòu)筑提供了前所未有的靈活性。堆疊的二維材料之間的層間相互作用可以促進(jìn)許多物理特性,如可調(diào)諧的極化激元、增強(qiáng)的電輸運(yùn)特性、拓?fù)涑瑢?dǎo)等。與二維范德華異質(zhì)結(jié)相比,一維范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)(1D vdWHs)表現(xiàn)出進(jìn)一步的徑向約束,由此產(chǎn)生的量子約束效應(yīng)促進(jìn)了獨特的物理性質(zhì)。利用納米管作為模板進(jìn)行填充是合成1D vdWHs的有效方法。迄今為止,研究人員通過在納米管一維空腔內(nèi)填充材料制備了多種1D vdWHs,其中內(nèi)嵌材料包括鹵化物鈣鈦礦、金屬硫族化合物、金屬碳化物等。然而,由于碳納米管金屬/半導(dǎo)體混合導(dǎo)電屬性和填充率不足,大多數(shù)碳納米管異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能研究一直受到阻礙。
針對上述問題,中國科學(xué)院蘇州納米所康黎星研究員等人以高純半導(dǎo)體碳納米管(sSWCNT)為模板,在其空腔內(nèi)高效率填充一維AgI原子鏈。并借助中國科學(xué)院蘇州納米所陳琪研究員的介電力顯微技術(shù),表征了單根AgI@sSWCNT的半導(dǎo)體-金屬轉(zhuǎn)變特性。該發(fā)現(xiàn)在AgI@sSWCNT異質(zhì)結(jié)薄膜場效應(yīng)器件的測試中得到了進(jìn)一步證實,并通過開爾文探針顯微鏡和光譜手段對引起這一轉(zhuǎn)變的電荷轉(zhuǎn)移進(jìn)行了分析。本工作揭示了1D vdWHs電學(xué)性質(zhì)的調(diào)控機(jī)制,為一維范德華異質(zhì)結(jié)的電學(xué)研究開辟了新的途徑。
圖1. 一維AgI@sSWCNTs vdWHs的合成與結(jié)構(gòu)表征
圖2. 單個sSWCNT和AgI@sSWCNT的介電力顯微測試
圖3. AgI@sSWCNT薄膜器件的結(jié)構(gòu)示意圖和測試結(jié)果
圖4. AgI@sSWCNT中的電荷轉(zhuǎn)移分析
該成果以Interlayer Charge Transfer Induced Electrical Behavior Transition in 1D AgI@sSWCNT van der Waals Heterostructures為題發(fā)表于Nano Letters上,上??萍即髮W(xué)與中國科學(xué)院蘇州納米所聯(lián)合培養(yǎng)碩士生劉帥和中國科學(xué)院蘇州納米所碩士生滕宇、博士后張珍、賴君奇為論文共同第一作者,上??萍即髮W(xué)曹克誠研究員,中國科學(xué)院蘇州納米所陳琪研究員、康黎星研究員和李清文研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項目、中國博士后科學(xué)基金等項目的支持。
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