High Performance Semiconducting Nanosheets via a Scalable Powder-Based Electrochemical Exfoliation Technique

材料科学 剥脱关节 纳米片 纳米技术 单层 异质结 光致发光 扫描电子显微镜 化学工程 光电子学 石墨烯 复合材料 工程类
作者
Rebekah A. Wells,Jing Zhang,Tzu‐Heng Chen,Victor Boureau,Marina Caretti,Yongpeng Liu,Jun‐Ho Yum,Hannah Johnson,Sachin Kinge,Aleksandra Rađenović,Kevin Sivula
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:16 (4): 5719-5730 被引量:32
标识
DOI:10.1021/acsnano.1c10739
摘要

The liquid-phase exfoliation of semiconducting transition metal dichalcogenide (TMD) powders into 2D nanosheets represents a promising route toward the scalable production of ultrathin high-performance optoelectronic devices. However, the harsh conditions required negatively affect the semiconducting properties, leading to poor device performance. Herein we demonstrate a gentle exfoliation method employing standard bulk MoS2 powder (pressed into pellets) together with the electrochemical intercalation of a quaternary alkyl ammonium. The resulting nanosheets are produced in high yield (32%) and consist primarily of mono-, bi-, triatomic layers with large lateral dimensions (>1 μm), while retaining the semiconducting polymorph. Exceptional optoelectronic performance of nanosheet thin-films is observed, such as enhanced photoluminescence, charge carrier mobility (up to 0.2 cm2 V-1 s-1 in a multisheet device), and photon-to-current efficiency while maintaining high transparency (>80%). Specifically, as a photoanode for iodide oxidation, an internal quantum efficiency up to 90% (at +0.3 V vs Pt) is achieved (compared to only 12% for MoS2 nanosheets produced via ultrasonication). Further using a combination of fluorescence microscopy and high-resolution scanning transmission electron microscopy (STEM), we show that our gently exfoliated nanosheets possess a defect density (2.33 × 1013 cm-2) comparable to monolayer MoS2 prepared by vacuum-based techniques and at least three times less than ultrasonicated MoS2 nanoflakes. Finally, we expand this method toward other TMDs (WS2, WSe2) to demonstrate its versatility toward high-performance and fully scalable van der Waals heterojunction devices.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
greatsnow完成签到,获得积分10
4秒前
lql完成签到 ,获得积分10
16秒前
千空完成签到 ,获得积分10
18秒前
开花发布了新的文献求助10
18秒前
Tynn完成签到 ,获得积分10
26秒前
roro熊完成签到 ,获得积分10
30秒前
wang完成签到 ,获得积分10
33秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
35秒前
36秒前
yuchangkun发布了新的文献求助10
36秒前
42秒前
44秒前
44秒前
44秒前
44秒前
yuchangkun完成签到,获得积分10
44秒前
xue完成签到 ,获得积分10
45秒前
安雁发布了新的文献求助10
46秒前
46秒前
xingyong发布了新的文献求助10
51秒前
lling完成签到 ,获得积分10
55秒前
科科完成签到 ,获得积分10
57秒前
Jeffery426完成签到,获得积分10
58秒前
十月天秤完成签到,获得积分10
1分钟前
成长crs完成签到 ,获得积分10
1分钟前
缓慢板栗完成签到,获得积分10
1分钟前
名字无法显示完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
碗碗豆喵完成签到 ,获得积分10
1分钟前
开花完成签到,获得积分10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
大轩完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
独特的忆彤完成签到 ,获得积分10
1分钟前
saywhy完成签到 ,获得积分10
1分钟前
章鱼发布了新的文献求助10
1分钟前
孙刚完成签到 ,获得积分10
1分钟前
乐乐应助SDNUDRUG采纳,获得10
1分钟前
正直的松鼠完成签到 ,获得积分10
1分钟前
CJ1977完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Russian Politics Today: Stability and Fragility (2nd Edition) 500
Death Without End: Korea and the Thanatographics of War 500
Der Gleislage auf der Spur 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6080838
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7911441
关于积分的说明 16361390
捐赠科研通 5216651
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2789193
邀请新用户注册赠送积分活动 1772157
关于科研通互助平台的介绍 1648920