【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，四川大學(xué)機械工程學(xué)院何亮團隊在Materials Today上發(fā)表了題為“Scalable synthesis of semiconducting MoB2nanosheets for flexible and multifunctional UV-Vis photodetection”的研究論文，我校機械工程學(xué)院2022級博士留學(xué)生Mizna Naseem為該論文的第一作者，我校何亮教授、北京理工大學(xué)Muhammad Tahir博士為論文的通訊作者，我校機械工程學(xué)院為論文的第一單位。
 

　　二維結(jié)構(gòu)因其獨特的微觀結(jié)構(gòu)與優(yōu)異的光電性能，在下一代光電器件中展現(xiàn)出巨大潛力，然而，具有半導(dǎo)體特性的二維過渡金屬硼化物(MBenes)及其MEMS器件的規(guī)?；圃煲恢泵媾R巨大挑戰(zhàn)。該工作開發(fā)了一種快速的固態(tài)剝離策略，可以直接從商業(yè)MoB2粉末中制備得到寬帶隙半導(dǎo)體硼化鉬(SMB)納米片。該策略通過硼氫化鋰輔助的鋰化-水解剝離過程，可在數(shù)分鐘內(nèi)將塊狀MoB2高效剝離，得到少層SMB納米片，突破了傳統(tǒng)MBenes材料固有的金屬性限制。將所得的SMB納米片通過噴涂方式沉積在柔性PET基底上，結(jié)合掩模輔助濺射構(gòu)筑金電極，成功制備出一種低功耗、柔性寬帶紫外-可見光(UV-Vis)光電探測器。該柔性光電探測器表現(xiàn)出優(yōu)異的光電性能與長期穩(wěn)定性：在0.1 V下開關(guān)比高達(dá)3.8×103，響應(yīng)度高達(dá)47 A·W−1，比探測率高達(dá)7.9×1011Jones，以及25/48 ms的快速響應(yīng)/恢復(fù)時間。此外，該器件還可實現(xiàn)實時脈搏監(jiān)測、光電容積描記及成像功能，凸顯其多功能特性。
 

　　圖1. SMB納米片的合成、形貌及結(jié)構(gòu)表征。(a) SMB納米片的合成示意圖。(b) SMB納米片的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。(c-e) SMB納米片的低倍和高分辨透射電鏡圖像(插圖為相應(yīng)的選區(qū)電子衍射(SAED)圖)。(f, g) SMB納米片的少層與單層原子力顯微鏡(AFM)圖像。(h)剝離后的MoB2與(i) SMB納米片的2D GIWAX圖譜表明散射強度隨qz和qxy的變化。(j) MoB2粉末(綠色)、剝離后樣品(藍(lán)色)及SMB納米片(粉色)的X射線衍射(XRD)圖譜。
 

　　圖2. MoB2粉末與SMB納米片的分峰XPS圖譜。(a) Mo 3d能譜的比較；(b) B 1s能譜的比較；(c) O 1s能譜的比較。(d) SMB納米片的Mo Lα1, β的XRF圖譜。(e, f) MoB2與部分氧化的SMB納米片的投影態(tài)密度(PDOS)分布。
 

　　圖3.器件結(jié)構(gòu)與光電性能。(a)基于SMB納米片的光電探測器的光學(xué)顯微圖像及顯微圖像虛線區(qū)域?qū)?yīng)的示意圖。(b,c)器件的光學(xué)圖像及對應(yīng)的拉曼映射圖(映射區(qū)域?qū)?yīng)圖(b)中的虛線框)。(d) 365 nm波長激光照射下SMB納米片與基于MoAl1−xB的器件的對數(shù)I-V曲線。(e) 0.1 V偏壓下SMB納米片與基于MoAl1−xB的器件在365 nm波長激光照射下的光電流響應(yīng)。(f)不同激光照射下SMB納米器件的特征對數(shù)I-V曲線。(g)基于SMB納米片的光電探測器在不同波長下的光開關(guān)行為。(h) SMB納米器件與(i)基于MoAl1−xB納米顆粒的光電探測器的響應(yīng)/恢復(fù)時間。
 

　　該研究為開發(fā)基于二維金屬硼化物的可規(guī)模化、高性能、可穿戴MEMS光電器件提供了新路徑。