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,Miao 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:49
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 MoS 2 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 cm 2 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 MoS 2 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 × 10 13 cm –2 ) comparable to monolayer MoS 2 prepared by vacuum-based techniques and at least three times less than ultrasonicated MoS 2 nanoflakes. Finally, we expand this method toward other TMDs (WS 2, WSe 2 ) 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
在水一方的应助被科研民工采纳,获得10
刚刚
1秒前
今后的应助被博修采纳,获得10
1秒前
洁净笑白发布了新的文献求助10
1秒前
十里桃花不徘徊完成签到,获得积分10
1秒前
zyp完成签到,获得积分10
1秒前
小二郎的应助被小白猫采纳,获得10
1秒前
科研通AI6.2的应助被VVithout采纳,获得100
1秒前
cwj1082完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
852的应助被Gemique采纳,获得10
2秒前
王几几发布了新的文献求助20
2秒前
3秒前
3秒前
能干悲发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
zhangli完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
jack发布了新的文献求助10
6秒前
jack发布了新的文献求助10
6秒前
智慧发布了新的文献求助30
6秒前
cxp发布了新的文献求助10
7秒前
xaaaa发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
旭日完成签到,获得积分10
7秒前
秋水发布了新的文献求助10
8秒前
缥缈的悒发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
jack发布了新的文献求助10
9秒前
宏歌完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
李健的应助被rock采纳,获得10
11秒前
Markhan完成签到,获得积分10
11秒前
aran完成签到,获得积分20
11秒前
lzq发布了新的文献求助10
12秒前
Guidong_Wang发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
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
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
Experimentelle und numerische Modellierung des dynamischen Trag- und Verformungsverhaltens von hochflexiblen Schutzsystemen gegen Steinschlag 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8149622
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9546820
关于积分的说明 21678097
捐赠科研通 7736781
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3424142
关于科研通互助平台的介绍 2549139
邀请新用户注册赠送积分活动 2467384