碳基二维晶体材料的研究进展

石墨烯是由sp2杂化的碳原子紧密排列而形成的蜂窝状二维层状晶体,具有众多奇异的电子、热、机械及光学等特性和广泛的应用前景.近年来,受到石墨烯研究的启示,新型二维层状晶体如六方氮化硼、过渡金属硫族化合物以及硅烯等受到越来越多的关注,正成为国际学术界的研究热点.本文简明地评述了碳基二维晶体材料研究的历史及现状,特别是石墨烯和硼、氮杂化石墨烯的研究进展,最后对碳基二维新材料的研究发展趋势进行了展望.     

二维功能材料的生物学效应

继石墨烯被发现以来,因其稳定的二维结构和独特的物理化学性质,在材料、能源、环境、生物等领域展现出广泛应用前景,也已成为纳米生物医学的研究热点,被用于生物传感、细胞成像、药物运输、组织工程等领域.随后,具有类似结构的相关二维功能材料的研究也层出不穷、备受关注.本文综述了以石墨烯为代表的二维功能材料的生物学效应,并作出展望.     

各向异性二维材料的热输运及热辐射调控研究进展

二维材料体系中能量输运与宏观体材料存在显著差异.因此,二维材料的热输运和热辐射的研究对微纳器件热管理、辐射制冷等具有重要意义.本文首先总结了典型各向异性二维材料(如WTe₂、CrOCl、Ta₂NiS₅)的热学特性,分析了材料结构对热输运的影响,展示了在二维材料中调控热流的新机制;其次,针对高功率密度器件散热需求,总结了影响热界面材料性能的关键因素,回顾了利用二维材料各向异性的热输运特性提高聚合物复合材料热导率的新方法,包含空间取向调控、导热网络构建等;最后,围绕辐射制冷、红外伪装等领域应用需求,基于二维材料的独特晶体结构和电子结构,总结了通过离子插层方式调控发射率的新途径,全面分析了主客体结构、外加电场等对红外发射率的影响,展示了优化发射率调控能力的新途径.本文通过梳理相关研究进展,加深了对二维材料热输运和热辐射调控机制的理解,分析了材料制备、物性表征、机制探究中面临的挑战,展望了相关研究的发展方向.     

二维过渡金属硫族化物异质结的CVD可控生长

二维过渡金属硫族化物（transition metal dichalcogenides, TMDs）因其优异的光电磁特性,在新型半导体器件应用领域中备受关注。由双层TMDs材料耦合构建的具有原子级清晰界面的异质结构,在弥补单一结构不足的同时可展现出全新的物理性质,为未来应用发展,如“后摩尔时代”微电子器件,提供了良好的研究平台。此外,发展大面积性能均一的TMDs异质结的制备方法,如化学气相沉积法（chemical vapour deposition, CVD）,对于探索硅基半导体的替代战略与摩尔定律的延续将具有重大研究意义。本文从制备的角度出发,对近年来采用CVD生长TMDs横向异质结、垂直异质结、以及莫尔超晶格相关领域的最新进展进行了简单的介绍与总结,如一步法、两步法、一锅法等,并对其未来前景进行了展望。     

基于化学气相沉积法铜基大面积单晶双层石墨烯薄膜的快速生长

通过分段控制甲烷与氢气的流量比以及增加氧气的供应,使用低压化学气相沉积设备(LPCVD)、在40 min的生长时间内、在铜箔上生长出连续的高质量的单晶石墨烯薄膜.研究表明,双氧钝化的使用和调整甲烷与氢气的流量比可以达到石墨烯的最佳成核和生长速率,使得石墨烯可以在短时间内生长为连续的单晶薄膜;石墨烯基场效应晶体管(FET...     

二维材料电催化还原CO2的研究进展

为了制备高法拉第效率、低过电位、对目标产物具有良好选择性和具有较高稳定性的高效二维催化剂材料,从电催化还原二氧化碳(ECR)的原理、反应途径、反应产物和催化剂类型等方面综述了近年来二维材料在ECR领域的研究进展.在此基础上,本文对该研究领域面临的挑战和未来的发展趋势进行了展望.     

单晶Se纳米线的制备及表征

用化学气相沉积的方法制备了单晶Se纳米线,并用TEM、HRTEM、SAED、XRD和EDX等分析手段对其形貌和结构进行了表征.结果表明:单晶Se纳米线为三方相结构,并且其结晶性能良好,其生长方向是沿着三方相Se的[001]方向生长.     

石墨烯及二维六方氮化硼在LED散热中的应用

随着发光二极管的广泛应用,其散热问题日趋受到重视.针对发光二极管热导率影响其量子效率和产品寿命的问题,以具有高导热性能的石墨烯和二维六方氮化硼材料作为研究对象,综述了石墨烯和二维六方氮化硼在发光二极管电子器件散热领域中的一些重要的基础研究成果,并展望其在未来的应用前景.     

MoS2单晶薄膜的制备及生长机制研究

通过研究二维MoS₂薄膜的制备工艺参数以及生长规律,为过渡金属硫化物薄膜的制备工艺提供技术经验。采用化学气相沉积法,以MoO₃和S粉为前驱体,通过调控载气流速、保温时间和MoO₃的质量,制备一系列MoS₂薄膜。利用光学显微镜、拉曼光谱仪、光致发光光谱仪、原子力显微镜等测试设备对MoS₂薄膜的层数和结构进行表征;分析了工艺参数对MoS₂薄膜的影响,探索了中心成核的生长机制。结果表明,在载气流速为110 mL/min、保温时间为10 min、MoO₃的质量为2.5 mg的条件下,得到的MoS₂薄膜最优。同一衬底上存在不同厚度的连续的MoS₂薄膜。通过控制前驱体的比例和适当的工艺参数可以制备长度为100 μm甚至更大尺寸的单层MoS₂薄膜。     

超宽禁带二维半导体材料与器件研究进展

超宽禁带二维半导体作为二维材料研究领域的前沿之一,在紧跟第三、四代半导体朝着大带隙、大功率方向发展的同时,也为集成电路往小体积、高集成度方向的探索提供了思路.根据晶体堆积是否为范德华层状结构,超宽禁带二维半导体在材料层面的研究内容一方面是将已有的或成熟的非层状材料通过各种限制手段将第三维度压制在纳米量级,另一方面则是探索新型的范德华层状材料通过生长或剥离的方式得到其单层或少层结构.从器件层面看,超宽禁带二维半导体无论是以独立形式还是两两组合叠成异质结,形成的器件大多都以探测紫外波段的电磁辐射为目的,进一步可以做成包括成像系统、数字通讯等在内的光学传感器.若是辅助以柔性衬底,那么二维材料将发挥天然的可弯折优势,被广泛应用到柔性场效应晶体管、柔性紫外探测器、显示器等可穿戴电子器件中.而当材料有对外界刺激(如光照)表现出“记忆”特性时,说明可以将材料用于类神经突触传感或神经网络学习.此外,超宽禁带二维半导体中具有超大带隙的部分材料是极具潜力的电介质,它们往往拥有远比氧化硅大的介电常数与击穿电压,在减薄器件体积的同时也优化了器件的性能.最后,少数超宽禁带二维半导体是许多材料制备过程中的衬底,它...     

一维纳米材料生长控制方法的研究进展

一维纳米材料生长控制方法研究是纳米科学领域一个很重要的研究方向.近年来很多的生长控制方法已经被研究出来,但对这些方法进行总结的相关文章还很少.为了使纳米研究更好的发展,我们对一维纳米材料生长控制方法的研究进展情况进行阶段性的总结和展望.我们着重在以下几个方面的生长控制方法进行综述:尺寸大小、定向生长、定位生长、异质结构...     

氮化碳材料的研究进展

氮化碳材料是通过理论计算设计的化合物材料,其研究在科学和技术上具有重大意义,是凝聚态物理学和材料科学研究的热点之一.本文总结了氮化碳材料的结构预测、表征、合成的研究进展,并且讨论了这类材料的性能,尤其是电导率的研究现状.     

刺激响应水凝胶材料的研究进展

凝胶具有独特的基于化学键或物理作用交联形成的三维网状结构.刺激响应水凝胶在外界环境变化时通常展现出独特的响应性溶胀行为.近年来,科研人员构建了各种各样的pH响应水凝胶、温度响应水凝胶和光响应水凝胶等水凝胶材料,并对其响应机制进行了研究.文章综述了近年来科研人员在刺激响应水凝胶材料的构建及响应机制研究方面开展的工作,并对刺激响应水凝胶的应用进行了展望.     

碳纳米管-阻尼材料研究进展

综述碳纳米管(CNTs)、碳纳米管基聚合物的研究意义及现状,提出碳纳米管基聚合物的制备方法并取得初步成果.指出:制备碳纳米管基阻尼材料过程中存在的主要问题是CNTs在基体中的分散与基体的界面结合;在宽工作温度区间和宽频带范围高阻尼材料的制备方法上有待突破.     

复合材料的研究现状及展望

综述了复合材料的发展现状,预测复合材料绿色化、功能与多功能化、智能化的未来发展方向.     

稀土荧光材料的研究进展

综述了稀土荧光材料的合成方法、条件影响、光谱性质及其应用,并指出了其研究方向。     

啮齿类实验动物垫料的研究进展

实验动物垫料是实验动物饲养过程中非常重要的环境因素,直接影响实验动物的质量、动物福利及实验结果。本文就啮齿类实验动物垫料的种类、质量控制、物理性状、应用一季对啮齿类实验动物和动物实验的影响等方面进行了论述和总结,特别介绍了各种垫料的优缺点,对实际应用中选择和使用实验动物垫料提供了参考依据,有利于啮齿类实验动物垫料的研发和完善实验动物垫料等相关工作的进展。     

磁电阻材料的研究进展

磁电阻效应在基础研究上具有重要意义及广泛的应用前景,寻找既具有低饱和场,又具有高磁电阻效应的磁性材料已成为当前国际上材料研究热点之一.本文介绍了几种磁电阻效应以及磁电阻材料在高密度读出磁头、磁性随机存储器等领域的应用前景.     

吸波建筑材料的研究及应用进展

简述了目前吸波建筑材料在民用建筑防微波反射及辐射、计算机安全、军事、微波暗室等方面的应用情况。并对国内外吸波建筑材料的研究进展及发展趋势进行了综述。