新型超薄涂层天富登录测速耐腐蚀原子薄层

时间:2020-10-23 13:56 作者:http://zdtnx.com.cn/ 分享到:
 
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超薄涂层可以保护二维材料免受腐蚀,使其在光学和电子领域得以应用。
 
许多具有光学、电子或光电应用前景的二维材料由于暴露在氧气和水蒸气中会迅速降解而受到阻碍。到目前为止开发的保护涂层被证明是昂贵的和有毒的,并且不能脱下。
 
现在,麻省理工学院和其他地方的一组研究人员已经开发出一种超薄涂层,这种涂层价格低廉,使用简单,并且可以通过添加特定的酸来去除。
 
研究人员说,这种新的涂层可能为这些“迷人的”2D材料开启了广泛的潜在应用。他们的研究结果发表在本周的《美国科学院院刊》(PNAS)上,由麻省理工学院(MIT)研究生丛苏(Cong Su)撰写的一篇论文中。李菊、孔婧、Dinca、Hu Juejun教授;还有麻省理工学院、澳大利亚、中国、丹麦、日本和英国的13名学生
 
对二维材料的研究是“一个非常活跃的领域,”李说,这种材料可以形成只有一个或几个原子厚的薄片。由于它们不同寻常的电子和光学特性,这些材料有很好的应用前景,如高灵敏度的光探测器。但其中的许多物质,包括黑磷和一种被称为过渡金属二卤化物(TMDs)的材料,在暴露于潮湿空气或各种化学物质时就会被腐蚀。它们中的许多在几个小时内就会显著退化,从而排除了它们在实际应用程序中的可用性。
 
李说,这是开发这种材料的关键问题。“如果你不能让它们在空气中稳定下来,它们的加工能力和用途就会受到限制。他说,硅成为电子设备中无处不在的材料的一个原因是,当硅暴露在空气中时,它的表面会自然地形成一层二氧化硅保护层,防止表面进一步退化。但对于这些原子般薄的材料来说,这就更困难了,它们的总厚度可能还不到二氧化硅保护层的厚度。天富登录测速
 
人们曾尝试在各种2D材料上覆盖一层防护屏障,但迄今为止,它们都存在严重的局限性。大多数涂层比2D材料本身要厚得多。大多数也很脆,很容易形成裂缝,让腐蚀的液体或蒸汽通过,还有很多有毒,造成处理和处置问题。
 
研究人员说,新的涂层基于一种被称为线性烷基胺的化合物,改善了这些缺点。这种材料可以被应用在极薄的层面上,只有1纳米(一米的十亿分之一)厚,在应用后进一步加热材料,愈合微小的裂缝,形成一个连续的屏障。涂层不仅不受各种液体和溶剂的影响,而且显著地阻止了氧气的渗透。而且,如果某些有机酸需要,它可以被去除。天富登录测速
 
“这是一种独特的方法”来保护薄原子层,李说,这产生了一个只有单个分子厚度的额外层,称为单层,提供了非常持久的保护。“这使材料的寿命延长了100倍,”他说,并将其中一些材料的加工和可用性从几个小时延长到几个月。他补充说,这种涂层化合物“非常便宜,易于使用”。
 
除了对这些涂层的分子行为进行理论建模外,该团队还利用新涂层保护的TMD材料薄片制作了一个工作光电探测器,作为概念验证。涂层材料是疏水性的,这意味着它强烈排斥水,否则水会扩散到涂层中,溶解在涂层内自然形成的保护性氧化层,导致快速腐蚀。
 
苏解释说,涂层的应用是一个非常简单的过程。2D材料被简单地置于液态己胺(线性烷基胺的一种)的浴液中,在130摄氏度常温常压下,约20分钟后,它就会形成保护层。然后,为了产生光滑、无裂纹的表面,材料在同样的己胺的蒸汽中再浸泡20分钟。
 
“你只需要把晶圆片放入液体化学物质中,然后加热它,”苏说。“基本上,就是这样。“涂层”相当稳定,但它可以被某些非常特殊的有机酸除去。
 
这类涂层的使用可以为有前途的2D材料开辟新的研究领域,包括TMDs和黑磷,但也可能包括硅烯、斯坦宁和其他相关材料。由于黑磷是所有这些材料中最脆弱和最容易降解的,这就是研究小组最初的概念证明。
 
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