近日,我院青年教师冯秋实博士联合东北师范大学李远征副教授、刘为振教授科研团队,在纳米科学与技术领域国际知名期刊《Nano Research》发表综述论文。论文系统梳理酸处理二维过渡金属硫化物(2D TMDs)研究中长期面临的 “光电权衡” 困境,从缺陷物理视角揭示其内在作用机制,提出实现光电性能协同优化的可行路径。
该综述立足于缺陷物理,阐明硫空位作为酸处理调控的核心靶点的理论依据,系统归纳了从超强酸到非酸性类似物十余种酸处理体系的发光增强效果,剖析了学术界长期存在争议的三类缺陷钝化机制:H+主导机制、阴离子基团主导机制以及二者协同作用机制。综述指出一项重要现象:非酸性分子三氟乙胺(TFEA)不含有传统酸性基团,却依旧能够显著提升材料发光性能,说明现有理论模型仍存在局限。
综述的核心创新在于揭示 “光电权衡” 效应的物理本质:依托硫空位介导的跳跃输运模型证实,该 “光电权衡” 并非实验带来的技术缺陷,而是缺陷调控过程固有的物理后果—— 缺陷钝化能够消除发光损耗,但同时会切断电荷跳跃导电通路。研究进一步阐明,强酸、弱酸体系在缺陷钝化路径与失效机制上存在本质物理差异。在此基础上,综述提出两类破解该难题的技术思路:一是 “钝化 + 掺杂” 分步调控策略,包含硫醇酸两步法、栅压辅助注入等手段;二是从源头规避电极腐蚀的替代方案,包括接触电极保护、器件构型优化、路易斯酸掺杂等,同时展望机器学习辅助缺陷表征等未来研究方向。
本综述论文第一作者冯秋实博士为我校物理与电子信息工程学院讲师,2023 年于东北师范大学取得凝聚态物理博士学位,主要开展二维硫化物半导体缺陷修复及光电物性调控相关研究。以第一作者在《Laser & Photonics Reviews》、《ACS Photonics》等国际期刊发表论文3篇,获授权国家发明专利 1 项。
论文通讯作者为东北师范大学李远征副教授、刘为振教授。李远征副教授主要研究二维半导体光电子器件与光物理,以第一或通讯作者身份在《Light: Science & Applications》、《Nano Letters》、《ACS Nano》、《Advanced Functional Materials》等期刊发表论文 27 篇。刘为振教授是教育部青年长江学者、国家重点研发计划青年科学家项目首席,长期深耕低维光电半导体材料与器件物理,以第一或通讯作者发表 SCI 论文 60 余篇,H 指数 33。本次合作充分依托东北师范大学学科平台优势,同时展现我校在新兴研究方向的科研积累,是校际协同创新的代表性成果。
《Nano Research》由教育部主管,清华大学与中国化学会联合主办,是纳米科学技术领域国际权威期刊,2025 年影响因子 9.4。该综述的发表,加深了学界对2D TMDs缺陷物理与光电调控机制的理解,为解决困扰领域十余年的 “光电权衡” 难题提供系统的理论指引。
本次成果标志着我校在低维半导体光电材料与器件基础研究领域迈出坚实一步,充分展现我校青年教师的基础科研创新潜力,以及跨校科研协作的综合能力。
文/初审:朱玉平 复审:王剑 终审:龙文光