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结构钉扎单斜外延VO?薄膜的空位驱动稳健金属性
摘要： 二氧化钒（VO?）是一种具有3d电子的强关联材料，其表现出受温度驱动的绝缘体-金属相变并伴随晶体对称性的改变。值得注意的是，即使化学计量比诱导的轨道占据发生微小变化，也会显著影响该体系的电导率。本研究报道了通过调控电子关联作用，成功将外延单斜相VO?薄膜从常规绝缘态转变为永久金属态。这些超?。ㄔ?0纳米）外延VO?薄膜以赝形方式生长于NiO(111)/Al?O?(0001)衬底上，其中NiO与Al?O?间的巨大晶格失配通过域匹配外延法完全释放。通过在高温（450℃）和超高真空（约5×10??托）条件下退火注入氧空位（x≈0.20±0.02），实现了从绝缘相到永久金属相的完全转变。系统引入的氧空位将部分V??转化为V3?并产生未配对电子电荷，从而在费米能级附近形成施主态。通过拉曼光谱对振动模式的详细研究表明：真空退火后的VO?薄膜中V-V振动模式硬化且V-V二聚体趋于稳定，这为单斜相的稳定存在提供了确凿证据。最终导致氧缺陷VO??薄片中自由电子得以高效传输，从而在室温下呈现金属特性?；谡庑┓⑾?，我们提出通过控制氧空位进行缺陷工程调控的途径，以实现外延单斜相VO?电学与光学性能的可调谐性。
关键词： 缺陷工程，氧空位，金属性，莫特转变，金属单斜相二氧化钒，电荷掺杂
更新于2025-09-23 15:23:52
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C3N单层的带隙调控：一项第一性原理研究
摘要： 这种新发现的类石墨烯材料C3N因其独特的拓扑和电子结构，在多种重要应用中展现出巨大潜力。为拓展其应用，关键挑战在于使其本征带隙（1.03电子伏特）实现调控。本研究通过第一性原理计算，探究了C3N单层材料在缺陷工程、表面修饰及取代掺杂等表面改性处理下的能带结构变化。结果表明，这些处理方式能同时诱导杂质态、轨道再杂化及n型或p型掺杂效应，从而有效调节能带结构。值得注意的是，研究揭示了带隙与掺杂浓度间的若干线性关系，为精确控制C3N带隙奠定了基础。
关键词： 带隙调控、取代掺杂、缺陷工程、表面修饰、g-C3N
更新于2025-09-23 15:23:52
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选择性生长单层半导体以实现多样化的突触结点
摘要： 大脑通过突触网络进行信息计算，对图像/视频识别、自主学习和决策等认知行为起着至关重要的作用。传统半导体和忆阻器件构建合适突触网络时面临关键难题：单个突触需多个晶体管的空间密度问题、忆阻器中可靠导电细丝的形成问题，以及利用两端器件结构模拟多样化兴奋/抑制性突触可塑性问题。本研究报道了具有可控电导可塑性的多种掺杂二硫化钼（MoS2）选择性生长技术，可用于模拟多样化突触连接。研究发现单层MoS2的电导可塑性源于两端器件结构中电极附近结区的电阻加热效应，以及MoS2沟道中载流子浓度依赖的金属-绝缘体转变。我们演示了时空突触求和过程，其中合适的突触后膜电位发放可针对认知过程进行设计。与先前报道的原子级薄材料三端突触器件相比，具有柔性突触强度的两端器件在集成三维神经网络方面更具优势。这为二维材料作为人工神经网络中集成突触功能的潜力领域提供了新见解。
关键词： 化学气相沉积、金属-绝缘体转变、缺陷工程、二维材料、突触结点
更新于2025-09-23 15:21:01
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单层二硒化钨中的工程点缺陷态
摘要： 缺陷工程是调控新兴二维半导体性能的关键方法。本研究报道了通过单钾原子修饰实现单层WSe?中钨空位的原子级工程。钾修饰改变了能态并重塑了波函数，使得扫描隧道谱中原本隐藏的带隙中间态以清晰可辨的多重峰形式显现。其能级与第一性原理计算结果高度吻合。更有趣的是，计算表明钾原子提供的未配对电子可产生局域磁矩，并通过电子填充数的奇偶性呈现开关特性。由于石墨衬底作用，实验中费米能级被钉扎在所有缺陷态之上，对应关闭状态。而关闭状态下理论与实验的高度一致性，暗示了缺陷处存在门控可调磁矩的可能性。
关键词： 带隙中间缺陷态、自旋分裂、缺陷工程、局域磁矩、过渡金属二硫化物
更新于2025-09-23 12:38:53
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铋介导的SiC(0001)衬底上外延石墨烯缺陷工程
摘要： 材料中结构缺陷通常是不受欢迎的，但若能精准控制缺陷密度与类型，原子级缺陷工程有望改善石墨烯的电学、力学和化学性能。本研究展示了一种针对SiC(0001)衬底外延生长石墨烯(EG)的铋介导缺陷工程方法。发现在标准EG制备前于SiC(0001)衬底蒸镀铋原子可促进单缺陷与缺陷团簇形成，而通过高温退火处理能彻底清除EG中的铋原子并避免其产生非预期掺杂效应。扫描隧道显微镜/谱表征揭示了花状、管状及点缺陷的原子结构、电子态及费米能级偏移。该研究阐明了金属介导的石墨烯缺陷形成机制，并提供了实用的缺陷工程方法。
关键词： 缺陷工程，扫描隧道显微镜/谱学，外延石墨烯（EG）
更新于2025-09-23 20:36:44
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源自金属有机框架、富含氧空位的ZnO纳米片用于ppb级气体传感
摘要： 克服气体传感器的不均匀性问题并实现其可重复的ppb级气体检测，对于在工业安全和室内外空气质量监测等应用中广泛部署传感器构建网络至关重要。本文提出一种策略：通过原位生长的ZIF-L（沸石咪唑酯骨架材料）薄膜的芯片级热解，将其转化为多孔、具有层级结构的氧化锌（ZnO）纳米片，从而显著提升传感材料的表面均匀性及气体传感性能。研究展示了一种生成可调氧空位的新方法，借此可精细调控传感材料的电子结构，并通过多种技术手段充分验证了氧空位的存在。传感结果表明，富氧空位的ZnO纳米片对ppb级一氧化碳（CO）及包含1,3-丁二烯、甲苯和四氯乙烯的挥发性有机化合物展现出显著增强的灵敏度和缩短的响应时间，这归因于未配对电子、随之产生的带隙变窄、比表面积增加以及层级微-介孔结构等因素。这种简便方法为通过缺陷工程合理设计传感材料提供了思路，有助于实现具有可控形貌和优异传感性能的传感器的大规模生产、商业化及超痕量气体检测的大规模部署。
关键词： 金属有机框架、氧空位、ppb级气体传感、缺陷工程、氧化锌纳米片
更新于2025-09-23 22:27:35
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胶体光子晶体的微图案化与缺陷工程——激光直写技术
摘要： 胶体光子晶体（CPCs）的微图案化与缺陷工程对其功能实现至关重要，这些结构是光子芯片集成、微腔激光、化学传感等应用的关键。然而近年来，由于缺乏通用、经济高效且多功能的单步制备策略，该领域面临诸多障碍。传统微/纳加工技术往往仅适用于特定结构，且制备过程复杂，易引发重复性难题。本研究基于聚苯乙烯（PS）微球的选择性光降解原理，通过激光直写技术可在PS/SiO? CPC薄膜中便捷构建点缺陷、波导及特征尺寸可调（4-500纳米）的微图案。通过调节激光功率或辐照时间，能制备高分辨率的彩色微图案与图像，在显示器件与防伪领域具有重要应用价值。
关键词： 光降解、微图案化、胶体光子晶体、防伪、缺陷工程、激光直写、图像显示
更新于2025-09-16 10:30:52
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通过合理缺陷工程实现CuInTe?固溶体中zT = 1.1
摘要： 本研究报道了CuInTe2?In2Te3和Cu0.85Ag0.15InTe2?In2Te3固溶体的合成与热电性能。结合模型拟合的实验结果表明：通过与阳离子-阴离子比例更小的化合物形成固溶体所产生的阳离子空位，能有效散射高频声子，从而显著降低CuInTe2体系的总热导率和晶格热导率，最终使热电性能较原始样品得到提升。此外，置换型Ag/Cu缺陷与空位的协同作用进一步降低了晶格热导率。得益于合理的缺陷设计，在840 K时样品(Cu0.85Ag0.15InTe2)0.98?(In2Te3)0.02获得了1.1的高优值。同时平均zT值提升了188%。该工作通过多类型缺陷的缺陷工程，为提升黄铜矿化合物的热电性能提供了有效方法。
关键词： 缺陷工程、热电性能、空位声子散射、热导率、CuInTe2
更新于2025-09-12 10:27:22
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缺陷工程实现的高效全无机钙钛矿太阳能电池
摘要： 碘化铯铅(CsPbI3)钙钛矿太阳能电池(PSCs)的出现引发了光伏研究领域的极大关注。然而由于缺陷存在，这类电池通常表现出较低的功率转换效率(PCE)。通过缺陷工程对CsPbI3进行改性，研究人员制备出新型全无机钙钛矿材料CsPbI3:Br:InI3。这种新材料保持了与CsPbI3相同的带隙，同时大幅抑制了本征缺陷浓度。更重要的是，它能在极高湿度环境下制备，无需使用手套箱?；贑sPbI3:Br:InI3和碳电极的全无机PSCs通过完全消除传统PSCs中不稳定且昂贵的组分，实现了高达12.04%的功率转换效率和1.20V的开路电压。尤为突出的是，该电池在空气中展现出超过两个月的优异稳定性，而基于CsPbI3的电池在空气中仅能维持数天。这一进展标志着全无机PSCs的重大突破，为其实现更高性能的进一步探索铺平了道路。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、铟、全无机太阳能电池、缺陷工程、CsPbX3
更新于2025-09-11 14:15:04
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单层纳米片中的无序工程实现全太阳光谱（250-2500纳米）光热催化能量捕获
摘要： 在光吸收范围扩展的经典光催化剂体系中，持续存在的挑战是如何在最大化光捕获与维持高光氧化还原能力之间取得平衡。而通过光热激活与光催化氧化还原协同进行能量转换，则是一种极具前景但尚未实现的科学构想，这迫切需要一种光谱定制的催化剂体系。在此，我们构建了一种太阳能热促进的光催化剂——超薄"双相"有序-无序D-HNb3O8结，其通过有序结构实现光激发、借助无序晶格进行热激活转换这两种不同的光谱选择性功能，从而实现组合式光热介导催化。这种原位合成的晶格畸变被限制在单实体单层结构中，不仅避免了界面不相容性，还能在催化剂-反应物复合体邻近区域引发近场温升以促进光反应。最终，该体系实现了氢燃料生产、有机转化和水质净化等全太阳光谱转换效率的普适性提升。
关键词： 氧化还原反应、光热催化、缺陷工程、有序-无序、全太阳光谱
更新于2025-09-10 09:29:36