電智學(xué)院丁利蘋(píng)副教授在二維半導體領(lǐng)域取得系列重要研究進(jìn)展

近期，電智學(xué)院丁利蘋(píng)副教授在二維材料及超硬材料領(lǐng)域取得系列成果，相繼在國際知名期刊《ACS Nano》(IF: 15.881)、《Nature Communications》(IF: 14.919)、《Journal of Physical Chemistry Letter》(IF: 6.475)、《Nanoscale Horizons》(IF: 10.989)發(fā)表4篇高水平論文。

成果1：針對在液態(tài)基底上，不同邊界的二維晶疇能否通過(guò)無(wú)縫融合實(shí)現晶圓級單晶生長(cháng)這一至今尚不清楚的科學(xué)問(wèn)題。電智學(xué)院丁利蘋(píng)副教授與韓國蔚山基礎科學(xué)研究院丁峰教授合作在“ACS Nano 2022, 15, 19387”上發(fā)表題為“Mechanism of 2D Materials Seamless-Coalescences on Liquid Substrate”的論文。以六方氮化硼（hBN）在液態(tài)金表面的生長(cháng)為例，系統研究了不同邊界的hBN晶疇無(wú)縫融合過(guò)程。從靜態(tài)計算到分子動(dòng)力學(xué)模擬，全面探究大尺寸、高質(zhì)量晶圓級hBN單晶生長(cháng)的微觀(guān)機理。丁利蘋(píng)副教授為論文第一作者，我校文理學(xué)院邵鵬副教授為論文第二作者。

全文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c05810

成果2：丁利蘋(píng)副教授與北京大學(xué)王恩哥院士、劉開(kāi)輝教授，南方科技大學(xué)俞大鵬院士、韓國基礎科學(xué)研究院丁峰教授等合作，針對目前常規方法中采用升華硫單質(zhì)制備二維半導體TMDs中存在高密度硫空位的問(wèn)題，提出了一種表界面硫族單原子供應制備高品質(zhì)TMDs及其合金的新方法。該方法通過(guò)設計局域空間，成功實(shí)現低缺陷密度、優(yōu)異光學(xué)和電學(xué)特性的單層MX₂（M=Mo、W；X=S、Se、Te）晶圓制備，并首次報道了四元合金MoS_2(1-x-y)Se_2xTe_2y的可控合成。該成果被推薦為“中國半導體十大研究進(jìn)展候選”(新聞鏈接https://mp.weixin.qq.com/s/RI5UCUCUgQSigi2vkGW3nQ)。相關(guān)研究成果發(fā)表于“Nature Communications 13, 1007”雜志上。左勇剛、劉燦、丁利蘋(píng)、喬瑞喜為論文共同第一作者；北京大學(xué)劉開(kāi)輝、韓國基礎科學(xué)研究院丁峰、中國科學(xué)院物理研究所白雪冬和北京大學(xué)博士后劉燦為共同通訊作者。

全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28628-7

成果3：硼化釔因其超導性和高化學(xué)穩定性而備受關(guān)注。然而，硼化釔的機械性能和硬度的相關(guān)知識還不清楚?；贑ALYPSO全局結構搜索技術(shù)和第一性原理，對不同化學(xué)配比的硼化釔進(jìn)行了系統研究。結果預測了一種具有R3m六方結構的新型硼釔化合物YB₆，與實(shí)驗合成的Pm3?m結構相比，預測的R3m-YB₆更穩定。計算的生成焓、彈性常數和聲子譜清晰的表明，R3m-YB₆具有較高的機械穩定性和動(dòng)力學(xué)穩定性。電子態(tài)密度和能帶結構顯示，所有穩定的硼酸釔都具有金屬性?；谖覀冮_(kāi)發(fā)的半經(jīng)驗硬度公式，計算R3m-YB₆的維氏硬度為37.0 GPa，表明它是一種潛在的超硬金屬。該研究為實(shí)驗合成超硬硼化釔晶體提供理論依據。該研究成果發(fā)表于自然指數期刊“Journal of Physical Chemistry Letter 12, 5423-5429 ”。丁利蘋(píng)副教授為第一作者，邵鵬副教授為共同通訊作者。

全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.1c01300

成果4：前期的實(shí)驗研究表明，二維黑磷的邊界存在懸掛鍵而易發(fā)生重構，然而黑磷的邊界重構結構至今未被確定。我們針對二維黑磷的三種邊界(AC、ZZ、ZZ1)的重構結構進(jìn)行了全局搜索。結果發(fā)現，這三類(lèi)原始邊界都是處于亞穩態(tài)，它們傾向于形成三類(lèi)重構：(i)形成P=P雙鍵（一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵）快速自鈍化，(ii)重構形成多邊形環(huán)，使所有P原子與三個(gè)sp³鍵結合，或(iii)形成特殊的P(2)-P(4)構型。與原始邊界不同，所有這些高度穩定的重構邊界都是半導體的。這項研究表明，就像三維晶體的表面一樣，在基礎研究和實(shí)際應用中必須考慮二維材料邊界重構。該研究成果以“Self-passivation leads to semiconducting edges of black phosphorene”為題發(fā)表于“Nanoscale Horizons, 6, 148”。丁利蘋(píng)副教授為第一作者，韓國蔚山基礎科學(xué)研究院丁峰教授為通訊作者。

全文鏈接：https://doi.org/10.1039/d0nh00506a

（核稿：孫連山 編輯：郭姍姍）