大学生就业信息网好选择,百度一下!

南京大学与加州大学欧文分校团结研制出氧化物钙钛矿二维质料

留学 2020-03-13 22:2192未知www.zhaosheng.net

  据美国加州大学欧文分校官网近日报道,该校与美国内布拉斯加大学林肯分校以及中国南京大学的科研人员们合作采用分子束外延技术来制备氧化物钙钛矿二维材料。

  2004年,英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫从石墨薄片中剥离出了石墨烯。

  从那时起,以石墨烯为代表的二维材料,凭借其优异的电子特性和广阔的电子应用前景而引起了科学家们的极大兴趣。

  由超薄二维材料二硫化钼制成的柔性微处理器(图片来源:Stefan Wachter/维也纳技术大学)

  目前已知的二维材料,无论是通过机械剥离还是人工生长,都依赖于其特殊的层状结构特性以及原子层间的弱键合作用。尽管非层状结构的氧化物钙钛矿体系由于电子的强关联效应呈现出极为丰富的物理和化学特性及其丰富多彩的量子现象,但是将其制备成原子级超薄的二维材料仍然颇具挑战性。

  近日,美国加州大学欧文分校(UCI)、内布拉斯加大学林肯分校、中国南京大学的科研人员合作,在本周《自然(Nature)》期刊上发表的论文中,展示了在自支撑的柔性层中制造氧化物钙钛矿晶体的新工艺。

  这种物质的二维结构引起了科学家与工程师们的极大关注,因为这种二维材料具有非凡的电子特性,例如高温超导性。这些材料非常珍贵,因为它们有望成为在能源和量子计算等领域中应用的多功能高科技器件的潜在构建模块。

  论文合著者之一、加州大学欧文分校的材料科学与工程系教授潘晓晴 (Xiaoqing Pan)表示:“我们通过成功制造薄至单层极限的超薄氧化物钙钛矿,创造出一种新型二维材料。因为这些晶体具有强关联效应,所以我们预计它们将表现出类似石墨烯的特性,成为新一代能源与信息技术的基础。”

  氧化物钙钛矿之所以难以变为扁平层,以实现颇具前景的物理与化学特性,是因为它具有块状且强键合的晶体结构。之前,通过脉冲激光沉积法制造这种自支撑的单层薄膜材料的努力都以失败而告终。

  潘教授的跨学科科研小组采用了一项称为“分子束外延”的技术,在水溶性的缓冲层上,逐层生长氧化物薄膜,然后再进行蚀刻和转移。

  他说:“大多数已知的二维材料可通过剥离或者化学沉积的方法合成,是因为其块状晶体由独特的分层结构组成。在这种分层结构中,许多共价键连接的平面通过弱范德华相互作用结合在一起。但是,氧化物钙钛矿却不同;与大多数氧化物材料一样,三维结构中的强化学键使其特别难制造成二维结构。”

  潘教授表示,分子束外延技术是用于生长几乎零缺陷的氧化物钙钛矿的更精准方法。他之所以这么认为,是因为他的研究团队采用像差校正透射电子显微镜在原子级分辨率下观测了这种氧化物钙钛矿薄膜。

  潘教授表示:“透射电子显微镜在这个项目中扮演了关键角色,因为它为优化薄膜生长条件提供了重要反馈,并使得我们可以直接观察新现象,包括降维生成的晶体的对称性破缺以及始料未及的极化增强。”

  他补充道:“因为氧化物钙钛矿在单层极限的情况下具有卓越的物理与化学特性以及层展现象,这项研究为在强关联的二维材料中探索量子行为开启了新的可能性。”

大学生就业信息网 本站收录内容均来自互联网,并不代表本站观点,不为其版权负责,如有侵权,请及时联系站长删除 备案号:

联系QQ: 邮箱地址: