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第一作者：Xiaowei Liu, Junjie Shan, Tianjun Cao, Liang Zhu, Jiayu Ma

通訊作者：繆峰、梁世軍、林君浩、羅鑫、

通訊郵箱：南京大學(xué)、南方科技大學(xué)、中山大學(xué)

論文速覽

在外部刺激下對二維材料相的原位定制有助于調(diào)控它們在電子、量子和能量應(yīng)用中的性質(zhì)。然而，目前的方法主要局限于化學(xué)計量比不變的相之間的轉(zhuǎn)變。

在這篇論文中，作者提出了一種新的器件內(nèi)相工程方法，通過在外部刺激下對二維材料的相態(tài)進(jìn)行原位調(diào)控，實現(xiàn)了具有不同化學(xué)計量比的各種晶格相。以鈀和硒化物為模型系統(tǒng)，展示了通過熱處理調(diào)整通道的化學(xué)組成比，可以將PdSe2通道轉(zhuǎn)化為Pd₁₇Se₁₅和Pd₄Se。通過精確控制電極的厚度和間距，可以獲得不同的相配置。

這樣，就可以設(shè)計器件實現(xiàn)多種功能，例如展示超導(dǎo)行為、實現(xiàn)超低接觸電阻，以及定制電催化劑的合成。提出的器件內(nèi)相工程方法是通用機(jī)制，可以擴(kuò)展到金屬和硫族元素之間的29種元素組合。該工作強(qiáng)調(diào)了器件內(nèi)相工程作為一種有前景的研究方法，通過利用基本屬性及其應(yīng)用來開發(fā)。

圖文導(dǎo)讀

圖1：展示了器件內(nèi)相工程的概念和實驗驗證。通過在2D材料上圖案化電極，然后在熱刺激下，電極中的金屬原子作為模板，可以產(chǎn)生非化學(xué)計量比的相，這些相具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。

圖2：利用高角環(huán)形暗場（HAADF）掃描透射電子顯微鏡（STEM）成像技術(shù)對原始區(qū)域和相變區(qū)域的原子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。顯示了PdSe₂與Pd₁₇Se₁₅和Pd₄Se之間的原子級相界。

圖3：通過調(diào)整Pd電極和PdSe₂通道材料的相對厚度以及相鄰電極的間距來控制不同相配置的能力。這些不同的相和它們的相界可以在2D PdSe₂器件上同時實現(xiàn)。

圖4：探討了提出的器件內(nèi)相工程機(jī)制的普適性。通過計算不同擴(kuò)散路徑的Pd原子的遷移勢壘，并展示了通過能量-組成相圖評估在PdSe₂器件上生成的不同相的熱力學(xué)穩(wěn)定性。

總結(jié)展望

本研究開發(fā)了一種通過熱引入本征金屬原子到器件上的二維材料的器件內(nèi)相工程技術(shù)。這項技術(shù)與電輸運測量和各種器件應(yīng)用兼容。通過控制器件上的電極厚度和間距，實現(xiàn)了展示超導(dǎo)序或可設(shè)計用于為2D半導(dǎo)體晶體管創(chuàng)建超低電阻接觸的新興相。

此外，器件內(nèi)相工程允許對電催化劑進(jìn)行原位工程化和定制合成，能夠打破傳統(tǒng)組成比例調(diào)制的限制。理論和實驗研究表明，器件內(nèi)相工程的概念適用于一大類2D材料，從而提供了一種有前景的相工程方法。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：On-device phase engineering

期刊：Nature Materials

DOI：10.1038/s41563-024-01888-y

原創(chuàng)文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/04/26/a2598fe388/

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