简介： 脱落过渡金属双卤族化物（TMD）纳米材料具有显著的可调半导体特性，使其在超薄柔性器件（如光电探测器、传感器和太阳能转换光电电极）中的应用具有竞争力。
脱落过渡金属双卤族化物（TMD）纳米材料具有显著的可调半导体特性，使其在超薄柔性器件（如光电探测器、传感器和太阳能转换光电电极）中的应用具有竞争力。瑞士洛桑联邦理工学院Rebekah A.Wells设计一种原型沉积系统，设置TMD纳米薄片（平均9纳米）厚度（50 - 500纳米长）可自组装成宽达100毫米的大面积薄膜，并可在10微米处打印纳米薄片负载为35mg m?2时，为mm s?1。
光电化学测试验证了获得光电流密度的MoS2纳米片薄膜的光电活性，碘化物氧化的光电流密度达到40μAcm –2。此外，她们还证明了这些R2R薄膜具有较强的耐用性。她们利用这种新方法可以制备大面积多个连续的MoS2/WSe2异质结纳米片状薄膜。
这一成果表示面向低成本、高性能光电器件生产2D TMD薄膜实现可大规模开发的重要里程碑。
通常使用机械剥落（胶带）方法制备2D TMD，可分离出在基板上分离出的微米级薄片；但是，对于许多新兴应用（尤其是太阳能转换），显然需要快速生产2D TMD的大面积薄膜。
尽管通过气相沉积技术，例如化学气相沉积（CVD）或原子层沉积（ALD）（12）或通过使用高温（13）或压力转换反应，已经做出了很多方法来制作大面积薄膜，但是由于技术和经济上的限制，这些技术并不适合于在全球范围内实施太阳能转换设备的制造。
实际上，由于使用条件的苛刻，CVD方法需要基板转移法或昂贵的贵金属基板才能在导电基板上制作TMD。尽管等离子增强CVD可以克服这些局限性，但这一反应过程耗能大。ALD也可以与较低温度兼容，但需要异质金属有机前体才能提供可重现的膜形成，并且仍然难以控制所得膜的重要参数。
另一方面，块状TMD粉末的液相剥落（LPE）可以产生分散在普通溶剂中的高质量半导体单层或几层纳米薄片。虽然液-液界面自组装沉积技术代表了通往大面积，高性能溶液处理的2D TMD膜的可行途径，但本文提到的新方法的扩展却是实际应用中必需的真正的R2R过程。
为了证明R2R 2D TMD膜的沉积，研究人员将先前报道的批处理模式的液-液界面自组装方法的概念扩展到了连续模式系统。简要地说，批处理模式操作通过在两种不混溶液体的界面（即，乙二醇和注入TMD纳米片的分散体开始Ñ己烷），这两者都是用于纳米片分散的不良溶剂。
在界面上加载足以形成均匀单片层的纳米片后，低密度液体（n在通过玻璃料通过真空除去较稠密的底部液体层（乙二醇）之前，通过吸管将形成顶层的正己烷完全除去，从而在均匀的薄膜上沉积在待浸没在底层中的基板上。考虑到未来的工业应用，我们首先使用更环保的替代品代替了溶剂，分别使用水和正庚烷作为底层和顶层。将通过LPE（请参见“ 实验方法”部分）产生的TMD纳米薄片重新分散在10：1（v：v）的叔丁醇：正丁醇混合物（n-丁醇用于降低分散溶剂的熔点）。分散溶剂具有较低的密度比所述底部的液相（水），而这是R2R系统，其在示意性示出的操作是重要的。
图1. R2R沉积设备的示意性侧视图在（a）中显示，系统照片在（b）中显示，插图提供了近距离俯视图。
图2.优化的MoS 2膜沉积条件和随后的膜表征。（a–c）以半连续模式沉积的薄膜的纳米薄片加载速率的差异。
作者的研究团队讨论了影响系统运行的参数，并通过使用1 mg mL –1确定了均匀膜形成的最佳设置。TMD纳米片状分散体的加载速率为3.3 mg s –1 m –2和10 mm s –1的底物抽出/搅拌速度。当使用MoS 2时，所得的纳米片状薄膜的负载为33 mg m -2，厚度约为。7纳米 虽然我们展示了可复制的膜形成，最大可达80 cm 2，而且她们还注意到，要生产完全无缺陷的薄膜，还需要进行其他设备优化。
液体处理和基材粗糙度/附着力被认为是进一步改善的重要因素。值得注意的是，与批次规模的同类产品相比，这些R2R TMD纳米片薄膜在光电化学测试中显示出相似的光活性。此外，我们证明了我们的R2R方法具有高度的适应性，可用于多次沉积，异质结的形成以及各种层状材料。这为朝着工业规模生产一种有前途的低成本和高性能太阳能转换材料提供了重要的进步。
申明：本文章内容来自( 外网)，作者(贤集网)。著作权归原作者所有，如涉及作品侵权问题，请与我们联系，我们将及时处理！- 标签
- 前沿技术
