近日，深圳大學(xué)張晗教授團(tuán)隊在材料學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威刊物《Advanced Materials》（影響因子21.95，中科院JCR 1區(qū)，TOP期刊）上發(fā)表了題為《Many-Body Complexes in 2D Semiconductors》的綜述性學(xué)術(shù)論文（DOI: 10.1002/adma.201706945）。深圳大學(xué)裴家杰博士是第一作者，張晗教授和澳大利亞國立大學(xué)Yuerui Lu教授為共同通訊作者，深圳大學(xué)為第一單位。

石墨烯的發(fā)現(xiàn)開啟了二維材料世界的大門。此后，大量的二維材料及其新奇的特性被相繼發(fā)現(xiàn)，涵蓋金屬、半導(dǎo)體和絕緣體等。其中，過渡金屬二硫化物（TMDs）和黑磷（BP）由于其固有的帶隙和獨特的性質(zhì)在光電子應(yīng)用中具有巨大的潛力，在“后石墨烯時代”引起了極大的關(guān)注。在二維尺度上，半導(dǎo)體的光電特性會發(fā)生顯著變化，如由間接帶隙變?yōu)橹苯訋叮═MDs）或帶隙能量隨層數(shù)可控（BP）。由于維度的降低，材料內(nèi)部的介電屏蔽效應(yīng)顯著減少、電子-空穴的庫侖相互作用顯著增強(qiáng)，二維半導(dǎo)體內(nèi)的多體復(fù)合結(jié)構(gòu)（激子，帶電激子，雙激子等）的結(jié)合能顯著提升，使得它們不僅能夠在室溫下穩(wěn)定存在，并且對材料的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)起到?jīng)Q定作用。此外，二維半導(dǎo)體的原子級厚度和極大的比表面積使得這些多體復(fù)合結(jié)構(gòu)的特性對于外界刺激非常敏感，可基于此實現(xiàn)新穎的光伏、檢測、傳感等器件的開發(fā)。為了充分應(yīng)用二維半導(dǎo)體在光電子學(xué)中的潛在功能，必須全面了解其內(nèi)在的多體復(fù)合結(jié)構(gòu)。本文綜述了近期二維半導(dǎo)體中多體復(fù)合結(jié)構(gòu)相關(guān)的前沿研究進(jìn)展，包括基礎(chǔ)理論、實驗研究、性能調(diào)控和光電應(yīng)用四個方面。首先，理論總結(jié)了TMDs和BP的電子結(jié)構(gòu)和激子效應(yīng)；然后討論了表征多體復(fù)合結(jié)構(gòu)的主要實驗技術(shù)以及擴(kuò)散動力學(xué)；接下來歸類了三種二維半導(dǎo)體材料特性的調(diào)控方法和代表性的光電應(yīng)用。最后，展望了該領(lǐng)域的當(dāng)前挑戰(zhàn)和未來前景，為潛在的研究方向提供進(jìn)一步的建議。

本項工作得到了國家自然科學(xué)基金、深圳市孔雀團(tuán)隊、深圳市黑磷光電技術(shù)工程實驗室、深圳市重點科技項目、中國博士后基金等多項基金的支持。

論文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201706945