又薄又软的半导体新材料可制微纳光电器件

张晔 周伟

性质柔软、厚度只有几纳米、光学性能良好……笔者4月3日从南京工业大学获悉，该校王琳教授课题组制备出一种超薄的高质量二维碘化铅晶体，并且通过它实现了对二维过渡金属硫化物材料光學性质的调控，为制造太阳能电池、光电探测器提供了新思路。该成果发表在最新一期国际期刊《先进材料》上。

“我们首次制备的这一超薄碘化铅纳米片，专业术语称为‘原子级厚度的宽禁带二维PbI2晶体，是一种超薄的半导体材料，厚度只有几个纳米。”论文第一作者、南京工业大学博士研究生孙研说，他们采用了溶液法来合成，这种方法对设备要求很低，具有简单、快速、高效的优点，能够满足大面积和高产量的材料制备需求。合成出的碘化铅纳米片具有规则的三角形或者六边形形状，平均尺寸6微米，表面光滑平整，光学性能良好。

科研人员把这一超薄的碘化铅纳米片与二维过渡金属硫化物结合，进行人工设计，把它们堆叠到一起，获得不同类型的异质结，因为能级排列方式不一样，因此碘化铅能够对不同二维过渡金属硫化物的光学表现起到不同影响。这种能带结构可以有效地提高发光效率，有利于制作像发光二极管、激光这类的器件，应用在显示与照明中，并可以利用在光电探测器、光伏器件等领域。

这一成果实现了超薄碘化铅对二维过渡金属硫化物材料光学性质的调控，与传统以硅基材料为主体的光电子器件相比，该成果具有柔性、微纳特点，因此可以应用在制备柔性化、可集成的光电子器件方面，基于碘化铅纳米片的二维半导体异质结，在可集成化的微纳光电器件领域有着广阔的应用前景，为制造太阳能电池、光电探测器等等，也提供了一个新思路。