又薄又軟的半導體新材料可制微納光電器件

張曄 周偉

性質柔軟、厚度只有幾納米、光學性能良好……筆者4月3日從南京工業大學獲悉，該校王琳教授課題組制備出一種超薄的高質量二維碘化鉛晶體，并且通過它實現了對二維過渡金屬硫化物材料光學性質的調控，為制造太陽能電池、光電探測器提供了新思路。該成果發表在最新一期國際期刊《先進材料》上。

“我們首次制備的這一超薄碘化鉛納米片，專業術語稱為‘原子級厚度的寬禁帶二維PbI2晶體，是一種超薄的半導體材料，厚度只有幾個納米。”論文第一作者、南京工業大學博士研究生孫研說，他們采用了溶液法來合成，這種方法對設備要求很低，具有簡單、快速、高效的優點，能夠滿足大面積和高產量的材料制備需求。合成出的碘化鉛納米片具有規則的三角形或者六邊形形狀，平均尺寸6微米，表面光滑平整，光學性能良好。

科研人員把這一超薄的碘化鉛納米片與二維過渡金屬硫化物結合，進行人工設計，把它們堆疊到一起，獲得不同類型的異質結，因為能級排列方式不一樣，因此碘化鉛能夠對不同二維過渡金屬硫化物的光學表現起到不同影響。這種能帶結構可以有效地提高發光效率，有利于制作像發光二極管、激光這類的器件，應用在顯示與照明中，并可以利用在光電探測器、光伏器件等領域。

這一成果實現了超薄碘化鉛對二維過渡金屬硫化物材料光學性質的調控，與傳統以硅基材料為主體的光電子器件相比，該成果具有柔性、微納特點，因此可以應用在制備柔性化、可集成的光電子器件方面，基于碘化鉛納米片的二維半導體異質結，在可集成化的微納光電器件領域有著廣闊的應用前景，為制造太陽能電池、光電探測器等等，也提供了一個新思路。