潘安练：二维横向异质结能带排列调控研究上取得重要突破

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最近，在国家自然科学基金、湖南省科技计划等项目的支持下，我校潘安练教授领导的纳米光子与集成器件研究团队在二维半导体横向异质结的可控合成与能带排列调控研究上取得重要突破，相关成果以 “Band Alignment Engineering in Two-Dimensional Lateral Heterostructures” 为题在材料与化学领域顶级期刊美国化学会志（JACS, IF = 14.357）上发表。潘教授指导的博士生郑弼元为第一作者。

二维原子晶体半导体材料由于拥有直接带隙和优异的光电特性，近年来在国内外学术界受到广泛的关注。由二维材料构建的异质结已经被证明在未来光电器件应用中具有重要的潜在应用价值。半导体异质结的界面能带排列特性是其应用的物理基础，决定了器件应用的种类和方向。然而，由于二维材料种类有限，直接可控合成难度大等客观因素，实现二维异质结的界面能带排列连续调控一直是二维材料研究领域的一大挑战，这很大程度上阻碍了二维异质结在未来光电器件上的应用。

现阶段二维异质结的合成方法主要有一步合成法和多步合成法。由于合金在热力学上是能量更低，利用一步法合成的异质结很难形成原子级别陡峭的界面。多步法合成的异质结虽然可以实现原子级别陡峭的界面，然而，其操作复杂，在可重复性和可控制性上依然是一个不小的挑战。近年来，潘教授团队在二维材料能带调控工程以及异质结可控合成方面做了大量的系统研究，积累了丰富的研究经验。在本工作中，郑弼元等巧妙地利用双温区和双气路的实验设计，通过系统的精确调控，成功实现了界面能带排列连续可调的二维半导体平面异质结WS2-WS2(1-x)Se2x的可控制备，所得到的异质结具有高结晶质量及原子级陡峭的界面。高质量能带可调二维半导体异质结的成功制备，为二维原子晶体材料在新型集成光电器件上的广泛应用奠定了基础。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b07401