付磊课题组超薄氧化物单晶研究取得新进展

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新闻网讯(通讯员化苑)Nature Communications(《天然·通讯》)5月19日以长文(Article)方式宣布付磊教授的最新研讨成果,该作业开展了一种银基底的缓冲操控战略,完成了新式超薄高介电常数氧化锑单晶的制备,为超薄单晶氧化物的成长供给了一种普适办法。

论文题为“Ultrathin high-κ antimony oxide single crystals”(《超薄高介电常数氧化锑单晶》),武汉大学为榜首署名单位,化学与分子科学学院2018级博士生杨柯娜、2016级博士毕业生张涛、葡萄牙世界伊比利亚纳米技能实验室卫斌博士与内蒙古工业大学化工学院白一甲副教授为一起榜首作者,付磊教授与葡萄牙世界伊比利亚纳米技能实验室王中长教授为通讯作者。这项研讨作业得到了国家天然科学基金委的赞助。

超薄氧化物在电学、磁学、光学以及催化范畴具有优异的性质,因而倍受重视,其间具有高介电常数的超薄氧化物在电子器材中使用远景诱人。现在,超薄氧化物的实践使用受制于高质量超薄单晶的制备,已报导的研讨多限于非晶或多晶氧化物薄膜的组成,而非晶或多晶氧化物膜往往存在缺点和界面态,尤其是在当氧化物厚度较小时,简单导致漏电,所以开展普适的超薄氧化物单晶制备战略至关重要。

▲ 超薄单晶氧化锑的制备示意图及其绝缘功能

付磊研讨团队一向致力于二维原子晶体的精准组成,开展了一套根据液态金属系统制备二维原子晶体的组成办法。根据前期堆集,该研讨将液态再固化的银引进氧化物的制备进程中,使用银基底将过量的锑前驱体缓冲在基体中,该进程对外表锑的彻底氧化和超薄氧化锑单晶的后续成长起到至关重要的效果。跟着进一步的探求,研讨者们通过同步辐射掠入射X射线衍射技能发现所取得的氧化锑单晶具有类β相锑烯的晶体结构,通过结构解析拟合得到锑氧元素比为1:1.93(即SbO1.93)。一起,关于这样别致的结构,研讨团队关于其绝缘功能进行了探究,测验发现该结构具有高达100的介电常数和5.7GV m−1的击穿电压,相较于其他在二维器材中常用的绝缘层资料(例如h-BN与HfO2等),也有着不错的绝缘功能,为未来电子和光电子器材微型化的开展注入了新的血液。

在这项作业中,该团队还对根据银基底的缓冲操控战略的普适性进行了拓宽,发现该战略相同也适用其他超薄氧化物单晶的制备(例如:氧化锡,氧化锗与氧化铋),为进一步开展超薄二元氧化物单晶的制备战略供给了新思路。

研讨作业得到了多个研讨机构的支撑:葡萄牙世界伊比利亚纳米技能实验室王中长团队以及武汉大学物理科学与技能学院王建波团队使用球差纠正高分辨率扫描透射电子显微镜对样品进行了表征,中国科学院上海使用物理研讨所团队以及美国阿贡国家实验室同步辐射光源周华团队使用根据同步辐射掠入射X射线衍射光谱对样品结构进行表征,内蒙古工业大学化工学院白一甲副教授关于结构解析供给支撑,武汉大学土木建筑工程学院高恩来副研讨员团队供给了关于结构带隙的理论核算支撑。

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