北交大合成新物質可用于太陽能電池和柔性光電子器件
2014年12月09日 8:27 4847次瀏覽 來源： 中國有色金屬報 分類： 新技術
近日，北京交通大學理學院光電子技術研究所王永生教授課題組將兩種不同的單原子層物質像積木一樣進行堆疊，從而得到了一種新的物質。這種由單層石墨烯與單層二硫化鎢組成的新物質可以應用于太陽能電池以及柔性光電子器件。該研究成果發(fā)表在2014年11月25日的《自然-通訊》雜志上。
人類試圖合成具有協(xié)同性的功能性材料由來已久。其最大的困難是由于不同材料在其表面的原子分布不同，所以絕大多數(shù)的材料不能粘合在一起。因此，新的材料只能有具有十分相似的原子分布的材料組合而成，而原子分布相似的材料往往具有相似的特性，因而不能夠形成互補。
課題組研究人員采用層狀晶體來解決這一難題。傳統(tǒng)材料中的原子在每個方向上都受到很強的束縛力，而層狀晶體材料的原子在單獨的原子層內受到很強的束縛力，而在兩層之間通過一種叫做“范德瓦耳斯力”的微弱作用力連在一起。由于層與層之間的作用力較弱，因此可以任選兩種材料，并將一種材料都放到另外一種材料的上面。這種方法可以將更多的材料粘合在一起，從而制造數(shù)量可觀的新材料，進而改變整個材料科學界。
研究人員利用透明膠帶，采用機械剝離的方法從石墨晶體上制備出單層的石墨烯，并轉移到一種硅的襯底上。然后，利用相同的方法得到單層的二硫化鎢。在顯微鏡的輔助下，可以精確地將石墨烯覆蓋到二硫化鎢上。為了去除制備過程中引入的不必要的雜質，該材料被加熱到260攝氏度處理半小時。這種方法可以使兩層之間的作用力將雜質擠出去，從而留下一個干凈的表面。
眾所周知，石墨烯擁有極高的電子遷移率，而單層的二硫化鎢可以高效吸收太陽光并將其轉化成電能。這種新型材料可以結合這兩種特性，有效提高太陽能電池的性能。研究人員正在對其他類似材料進行深入研究。該項工作對于實現(xiàn)高性能二維半導體器件提供了一條有效途徑。
責任編輯：趙天寧
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