Nature Chemistry:扭角石墨烯調節光電性能
調節液-固界面電子傳輸動力學對于電化學與化學能量之間的轉變非常重要,通過在原子層之間錯位堆疊生成moiré超晶格能夠調節電子能帶結構、生成平帶結構。
有鑒于此,加州大學伯克利分校D. Kwabena Bediako等報道在雙層扭曲石墨烯材料電極中發現扭轉角度有關的電荷傳輸動力學,在靠近“魔角”的-1.1°附近產生顯著增強的電荷傳輸。
這種與角度有關的調節電荷傳輸現象是歸因于通過改變角度在moiré角度形成平帶,因此得以調節電荷傳輸和溶液界面氧化還原對。
通過實驗和理論計算分析,發現這種與moiré角度有關的電化學調控產生的原因是在扭轉角度<2°的moiré超晶格產生結構弛豫、在AA堆疊中形成的“拓撲結構缺陷”產生平帶,因此形成異常的電化學性能增強效應,這種顯著增強的電化學性能無法通過局部電子態提高實現。
參考文獻
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
Nature Nanotechnology:扭曲MoS2堆疊界面室溫鐵電
二維結構晶體扭曲形成的異質結為設計新材料提供廣闊空間。有鑒于此,曼徹斯特大學Roman Gorbachev、Vladimir I. Fal’ko等報道在單層或者少層MoS2能夠形成室溫鐵電半導體,這種van der Waals異質結構通過反演對稱性破缺,在界面上的不對稱原子排列,因此實現沿著扭曲網絡結構實現了交替面外極化的鐵電疇。
通過面外電場能夠調節鐵電疇,并且能夠通過溝道對比電子顯微鏡進行原位表征。觀測發現的界面電荷傳輸、鐵電疇壁移動/彎曲現象很好的符合理論計算結果。進一步的,驗證了將其用于場效應晶體管,發現溝道電阻由于鐵電疇壁釘扎產生顯著的回滯。
本文研究結果為發展室溫具有鐵電存儲功能的鐵電電子學和光電子半導體器件提供機會。
參考文獻
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