段镶锋携手湖南大学再发Nature：单层原子晶体分子超晶格

【引言】

基于二维原子晶体（如石墨烯或二硫化钼）的范德华异质结构的人造超晶格解决了现有材料还没突破的难题。制造这种人造超晶格的典型策略依赖于艰难的层层剥离和重新堆叠，产量和重现性都有限。使用化学气相沉积的自下而上方法可以产生高质量的异质结构，但对于高阶超晶格变得越来越困难。虽然二维原子晶体与碱金属离子的嵌入提供了超晶格结构的替代方式，但是这些通常具有较差的稳定性并且严重地改变了电子性质。

【成果简介】

北京时间2018年3月8日07，Nature在线发表了加利福尼亚大学洛杉矶分校段镶锋教授、Yu Huang、湖南大学Lei Liao（共同通讯）等人题为“Monolayer atomic crystal molecular superlattices”的文章，报道了一种电化学分子嵌入方法，用于一类新的稳定超晶格，其中单分子原子晶体与分子层交替。使用黑磷作为模型系统，插入十六烷基三甲基溴化铵产生单分子磷分子超晶格，其中层间距离是黑磷中的两倍以上，有效地分离了磷杂环单分子层。由单层磷分子超晶格制造的晶体管的研究显示开/关电流比率超过10⁷，以及优异的迁移率和优异的稳定性。研究进一步表明，几种不同的二维原子晶体，例如二硫化钼和二硒化钨，可插入不同尺寸和对称的季铵分子，以产生具有特定的分子结构，层间距离，相组成等。这些研究为基础研究和潜在的技术应用定义了一个多功能的材料平台。

【图文导读】

图1 原位电化学-光学测量平台实时监测电化学插层过程

图2 在动态插层过程中，从BP到MPMS的结构和性质演变

图3 从BP到MPMS的结构演化的TEM表征

图4 从BP到MPMS的电性能演变和稳定性比较

图5 MACMS嵌入不同分子的可调节结构和物理性质

文献链接：Monolayer atomic crystal molecular superlattices（Nature,2018,DOI:10.1038/nature25774）

本文由材料人学术组Allen供稿，材料牛整理编辑。

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