范德瓦耳斯异质结构电插层中的异质界面效应
材料科学
2018-03-28 v3
摘要
在材料中进行电子/离子电荷积累的分子尺度操控是一项突出挑战，尤其在电化学储能中。层状范德瓦耳斯(vdW)晶体代表一类多样的家族，允许离子通过插层进入层间间隙而与主体原子晶格可逆结合。主要受寻找高容量电池阳极驱动，复合材料中的离子插层是研究热点。然而异质层修饰插层反应的精确作用与能力仍不明了。以往 vdW 杂化物的研究为宏观薄膜/粉末的系综测量，无法隔离并研究单个二维(2D)界面的化学。此处，我们展示了在相异 vdW 层的单个原子界面上的锂插层。制备了基于确定性堆叠的六方氮化硼、石墨烯(G)和二硫属化钼(MoX2; X = S, Se)层所构成 vdW 异质结构的电化学器件，得以直接分辨离散异质界面插层的中间阶段以及向各层电荷转移的程度。原位磁阻与光学光谱结合低温量子磁振荡测量表明，G 与 MoX2 间紧密 vdW 异质界面的产生使 MoX2 中电荷积累超过 MoX2/MoX2 同质界面 10 倍以上，同时相较块体 MoX2 至少强制更负 0.5 V 的插层电势。除储能外，我们这种操控并表征层状体系电化学行为的实验与计算相结合的新方法，为调控 2D (光)电子器件中的电荷密度开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.1711.03465,
title = {Heterointerface effects in the electro-intercalation of van der Waals heterostructures},
author = {D. Kwabena Bediako and Mehdi Rezaee and Hyobin Yoo and Daniel T. Larson and Shu Yang Frank Zhao and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Tina L. Brower-Thomas and Efthimios Kaxiras and Philip Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.03465},
year = {2018}
}
备注
10 pages, 5 Figures, Methods, and Supplementary Information