顶刊动态丨AM/Nano Lett.等期刊电子材料前沿最新科研成果精选【第23期】

本期精选预览：Adv. Mater. 利用SnO和二维MoS2形成范德瓦尔斯p-n结；Adv. Mater. 具有机械适应性的柔性热传感器；Adv. Funct. Mater. 黏土-石墨烯复合的功能导电材料；ACS Nano 利用六方氮化硼封装过渡金属二硫化物防止其光降解；Adv. Funct. Mater. 三维自组装异构纳米粒子网络得到可调的频带选择性紫外光电探测器；Nano Lett. 90°扭曲双层黑磷的栅极切换运输和光学各向异性；Adv. Mater. 具有延展性的有机半导体器件的进度报告；Adv. Funct. Mater. 临界点：关于增强铁电体的压电和电热效应的概念；JACS 非平面中性半导体；Adv. Mater. 基于各向异性磁电阻效应的高灵敏柔性磁(AMR)传感器；Nano Lett. Cu2OSeO3磁性的新型描述方式。

1、Adv. Mater. 利用SnO和二维MoS2形成范德瓦尔斯p-n结

图1 SnO-MoS2异质结的结构及其表征

近日，来自沙特阿卜杜拉国王科技大学的Zhang Xi-Xiang（通讯作者）和N. Alshareef（通讯作者）等人首次报道了基于p型氧化物（SnO）和n型二维材料（MoS2）所形成的范德瓦尔斯异质结。这种p-n结表现出了很好的二极管特性，其理想因子达到2，稳定整流比为104。在实验中利用三终端测试的时候发现，器件的整流效应是栅极调控的，并表现出了典型的反二极传输特性，能带图和脉冲激光响应测试分别解释了其机理。进一步的研究表明，两种物质之间的能带排列变化和每种半导体在栅偏压下能带结构的变化导致了上述的实验结果。这项研究证明了，二维材料，尤其是MoS2，可以和多种半导体形成异质结，这为二极管等电子器件的制作提供了新的方法。

文献链接：Hybrid van der Waals p–n Heterojunctions based on SnO and 2D MoS2（Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201602157）

2、Adv. Mater. 具有机械适应性的柔性热传感器

图2 柔性热传感器的结构及其性能测试

最近，来自南洋理工大学的陈晓东教授（通讯作者）等人报道了一种柔性衬底上的热传感器，表现出了优异的机械适应性和高的热灵敏度。作者使用单壁的碳纳米管连接羧基基团，并将其和基于氢键连接的聚合物进行结合，制作出了柔性的热传感器。实验表明，拥有大量非共价氢键的聚合物表现出了优异的机械适应性，且能在室温下进行快速自愈。此外，碳纳米管通过共价键和聚合物连接，提供了良好的导电性。随着温度的升高，具有低玻璃化温度的聚合物脱离碳纳米管，使得其接触更好，电阻变低，因此，其电信号随温度变化而不同，从而达到作为热传感器的目的。此研究有望应用于柔性的人工智能机器人等领域。

文献链接：Soft Thermal Sensor with Mechanical Adaptability（Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201602994）

3、Adv. Funct. Mater. 黏土-石墨烯复合的功能导电材料

图3 海泡石-石墨烯复合物及其薄膜

近日，来自马德里材料科学研究所的Eduardo Ruiz-Hitzky（通讯作者）等人报道了结合黏土和石墨烯制作功能导电材料的新方法。作者使用超声波机械混合的方法在水体系中得到了稳定的混合物分散液，这种分散液可保持长达几个月而不分层，并通过过滤的方法得到了薄膜，测试了其电学性能。此外，将此体系制备的材料与多壁碳纳米管结合可以大大提高其导电性能。本项工作为制作低成本、高导电性、良好机械性能的导电材料提供了新的方法。

文献链接：Clay-Graphene Nanoplatelets Functional Conducting Composites（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201603103）

4、ACS Nano 利用六方氮化硼封装过渡金属二硫化物防止其光降解

图4 利用六方氮化硼封装过渡金属二硫化物示意图

韩国蔚山国立科技大学的Hyeon Suk Shin（通讯作者）等人通过在激光（532nm）曝光下使WSe2和MoSe2发生光降解，又利用六方氮化硼（h-BN）层封装这两种物质保护其不被降解。通过拉曼光谱和光致发光光谱的不同峰强来检测其光降解。当激光功率≥0.5mW时WSe2在空气下迅速发生光降解，在功率≤0.1mW条件下没有观察到任何程度变化。然而，在水滴的存在下，WSe2的光降解速度加快，并在光降解甚至能在0.1mW条件下发生。他们研究发现利用h-BN封装WSe2可以阻止光降解发生。但是单层的h-BN不足以完全防止这种光降解，所以他们采用了三层h-BN。他们还发现MoSe2也可以利用h-BN层来防止光降解。通过分析X射线光电子能谱和扫描电子显微镜数据，他们确定这种光降解是由过渡金属二硫化物的光诱导氧化而引起的。

文献链接：Prevention of Transition Metal Dichalcogenide Photodegradation by Encapsulation with h-BN Layers (ACS Nano, 2016, DOI: 10.1021/acsnano.6b05042)

5、Adv. Funct. Mater. 三维自组装异构纳米粒子网络得到可调的频带选择性紫外光电探测器

图5 基于INMON架构的频带选择性UV光电探测器原理图和能带图

澳大利亚国立大学的Antonio Tricoli（通讯作者）等人提出了一种用于频带选择性UV光电探测器的纳米级架构，它具有独特的可调性和小型化潜力。器件布局依赖于3D集成的定制纳米颗粒的超微孔层。通过调节位于间接带隙TiO2纳米颗粒和直接带隙ZnO尖锐边缘之间的透射窗口获得一个频带选择性光响应，且具有小于30nm的可调节带隙宽度，在1V偏压和86 μW cm−2条件下光电流和暗电流之比可以达到几百万。这种可调结构和纳米加工方法与微细加工技术相兼容，并为耐磨频带选择性光探测器的设计提供了一个灵活的解决办法。

文献链接：Tunable Band-Selective UV-Photodetectors by 3D Self-Assembly of Heterogeneous Nanoparticle Networks (Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201602195)

6、Nano Lett. 90°扭曲双层黑磷的栅极切换运输和光学各向异性

图6 90°扭曲的双层黑磷示意图

美国加州大学伯克利分校的Steven G. Louie（通讯作者）等人研究表明在具有90°层间扭曲角的双层黑磷中，它的电子结构和光学跃迁的各向异性可通过栅极进行调控。利用第一原理计算，他们预测实验室可获得的栅极电压能够诱导空穴的有效质量在一个笛卡尔坐标轴上的数值是其他坐标轴上数值的30倍，而且可以通过转换栅极电压信号而改变两个轴。这种栅极可控带隙结构可以导致可转换的光学线性二色性，其中最低能量光学跃迁（吸光或发光）的偏振可通过栅极调控。因此在扭曲双层黑磷中各向异性是一种可调控的自由度。

文献链接：Gate Switchable Transport and Optical Anisotropy in 90° Twisted Bilayer Black Phosphorus (Nano Lett., 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b02084)

7、Adv. Mater. 具有延展性的有机半导体器件的进度报告

图7 有机半导体器件发展历史

近日来自南洋理工大学的陈晓东教授（通讯作者）和南京邮电大学的黄维院士（通讯作者）等人针对最近较为热门的有机半导体器件进行了一系列总计，这篇总结系统的介绍了有机半导体器件所取得的一些不可思议的进步，主要包括可伸缩的有机场效应晶体管、发光器件、太阳能电池和具有记忆效应的器件等。

文献链接：Stretchable Organic Semiconductor Devices（Adv.Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201601278）

8、Adv. Funct. Mater. 临界点：关于增强铁电体的压电和电热效应的概念

图8 真实和假想的相关介电常数的温度依赖性

近日来自德国达姆施塔特工业大学的Nikola Novak（通讯作者）等人发现了在制陶业中其压电和电热临界点表现在较宽的温度范围和电场范围内，这种在制陶业中扩散临界点的存在是一种对于增强器件功能的新颖概念，如压电和电热响应。通过对 0.75Bi1/2Na1/2TiO3-0.25SrTiO3铁电陶瓷张弛振电器进行测验，证实了该理论。较宽的临界范围的实现将进一步促进压电和EC材料的发展和提供可供在电场应用中理论。

文献链接：Criticality: Concept to Enhance the Piezoelectric and Electrocaloric Properties of Ferroelectrics（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201602368）

9、JACS 非平面中性半导体

图9 中性自由基二分体MPTTFPTM（1）和PTM自由基

近日来自西班牙的Jaume Veciana（通讯作者）等人介绍了通过链接四硫富瓦烯（TTF）施主单元与中性PTM自由基得到一种新的非平面中性半导体的方法。该半导体中TTF单元通过分子间S-S键的作用促进自由基重叠。得到的系统在较高的压力下具有半导体性质，因为在较高压力下电子带宽增加且电荷重组从而打开了制备中性自由基半导体的大门。

文献链接：Pressure-Induced Conductivity in a Neutral Nonplanar Spin-Localized Radical（JACS, 2016, DOI: 10.1021/jacs.6b02888）

10、Adv. Mater. 基于各向异性磁电阻效应的高灵敏柔性磁(AMR)传感器

图10 AMR传感器在柔性衬底上制备

美国波斯顿东北大学电气与计算机工程系的Zhiguang Wang（通讯作者）和Nian-Xiang Sun（通讯作者）等人制备了一种基于各向异性磁电阻效应的高灵敏度柔性磁传感器(AMR传感器)。他们主要是成功的设计了一个修正的外部磁场函数以使得电压在零偏置条件下保持线性输出，并且通过表层涂覆的光致抗蚀剂缓冲层以达到高度的柔性和灵敏性。AMR传感器的检测极限可达到15nT，并具有优异的稳定性，实现了可缠绕的柔性磁传感器，且弯曲直径可达5mm。AMR传感器为医学和健康检测提供了一个检测和响应外部磁场的平台。

文献链接：Highly Sensitive Flexible Magnetic Sensor Based on Anisotropic Magnetoresistance Effect (Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201602910)

11、Nano Lett. Cu2OSeO3磁性的新型描述方式

图11 T=56.2K时Cu2OSeO3的典型扫描探针图像

德国德累斯顿工业大学应用物理研究所的Peter Milde(通讯作者)等人在磁力显微镜下研究了单晶Cu2OSeO3表面真实的空间自旋结构。该研究主要是基于使用Kelvin探针力的扫描探针显微镜和宏观磁学，探测空间自旋结构和在居里温度附近的单晶Cu2OSeO3磁电性能并创建了一个新型模型来观察电极化现象。该模型成功地描述了所有的磁调制相中电极化对磁化强度的依赖关系，并且是第一次对布洛赫型斯格米子态晶格的单晶表面热力学稳定型的观察。

文献链接：Heuristic Description of Magnetoelectricity of Cu2OSeO3 (Nano Lett., 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b02167)

本期内容由材料人电子电工学术组大城小爱，forest，ZZZZ，王小瘦供稿，材料牛编辑整理。

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