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魔角二维材料,连续2篇Nature Chemistry和Nature Nanotechnology!

2022-03-07


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Nature Chemistry:扭角石墨烯调节光电性能

调节液-固界面电子传输动力学对于电化学与化学能量之间的转变非常重要,通过在原子层之间错位堆叠生成moiré超晶格能够调节电子能带结构、生成平带结构。

有鉴于此,加州大学伯克利分校D. Kwabena Bediako等报道在双层扭曲石墨烯材料电极中发现扭转角度有关的电荷传输动力学,在靠近“魔角”的-1.1°附近产生显著增强的电荷传输。


这种与角度有关的调节电荷传输现象是归因于通过改变角度在moiré角度形成平带,因此得以调节电荷传输和溶液界面氧化还原对。


通过实验和理论计算分析,发现这种与moiré角度有关的电化学调控产生的原因是在扭转角度<2°的moiré超晶格产生结构弛豫、在AA堆叠中形成的“拓扑结构缺陷”产生平带,因此形成异常的电化学性能增强效应,这种显著增强的电化学性能无法通过局部电子态提高实现。

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参考文献

Yu, Y., Zhang, K., Parks, H. et al. Tunable angle-dependent electrochemistry at twisted bilayer graphene with moiré flat bands. Nat. Chem. 14, 267–273 (2022)

DOI: 10.1038/s41557-021-00865-1

https://www.nature.com/articles/s41557-021-00865-1

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Nature Nanotechnology:扭曲MoS2堆叠界面室温铁电


二维结构晶体扭曲形成的异质结为设计新材料提供广阔空间。有鉴于此,曼彻斯特大学Roman Gorbachev、Vladimir I. Fal’ko等报道在单层或者少层MoS2能够形成室温铁电半导体,这种van der Waals异质结构通过反演对称性破缺,在界面上的不对称原子排列,因此实现沿着扭曲网络结构实现了交替面外极化的铁电畴。

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通过面外电场能够调节铁电畴,并且能够通过沟道对比电子显微镜进行原位表征。观测发现的界面电荷传输、铁电畴壁移动/弯曲现象很好的符合理论计算结果。进一步的,验证了将其用于场效应晶体管,发现沟道电阻由于铁电畴壁钉扎产生显著的回滞。


本文研究结果为发展室温具有铁电存储功能的铁电电子学和光电子半导体器件提供机会。


参考文献

Weston, A., Castanon, E.G., Enaldiev, V. et al. Interfacial ferroelectricity in marginally twisted 2D semiconductors. Nat. Nanotechnol. (2022)

DOI: 10.1038/s41565-022-01072-w

https://www.nature.com/articles/s41565-022-01072-w




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