成会明院士，Science子刊！

锂电联盟会长 2025-01-19 09:00 266浏览 0评论 0点赞

深度剖析：测试电源与光伏储能背后的半导体奥秘 AI数据中心过热？ST 10kW压缩机方案让液冷系统效能翻倍

点击左上角“锂电联盟会长”，即可关注！

成果简介

平面内各向异性二维（2D）半导体由于其各向异性特性而受到广泛关注，为设计功能电子器件开辟了道路。目前，已报道的平面内各向异性半导体主要依赖于晶格各向异性。

基于此，中科院深圳先进技术研究院成会明院士和清华大学深圳国际研究生院刘碧录教授（共同通讯作者）等人报道了一种器件，通过在二维半导体AgCrP₂S₆（ACPS）中耦合各向异性离子迁移和电门控来实现电导调谐。扫描隧道电镜（STEM）和偏振拉曼光谱结果证实了ACPS的面内各向异性。ACPS的光致发光和电传输特性，表明它是一种半导体。ACPS中的Ag离子被证明是可移动的，从两端的电流-电压关系（I-V）测量中产生电导的各向异性调节。

ACPS器件在传输曲线中产生与V_g相关的滞后，因为Ag离子可能与传输电子耦合，导致离子-电子在三端模式下共调制。此外，随着V_ds的增加，Ag离子的各向异性迁移可以定向地改变与V_ds相关的转移特性中的滞后窗口。因此，通过结合本征银离子沿ACPS a轴和b轴的各向异性迁移和半导体特性来调节ACPS的电学行为。本工作为设计具有平面内离子各向异性耦合功能的器件提供了见解。

相关工作以《Tunable in-plane conductance anisotropy in 2D semiconductive AgCrP₂S₆ by ion-electron co-modulations》为题发表在最新一期《Science Advances》上。

图文解读

作者展示了ACPS中基于面内离子各向异性的离子-电子共调制设计原理图，它是一种具有层状结构的单斜晶体。晶格参数为a=5.9 Å，b=10.6 Å，c=6.7 Å，α=90°，β=106°，γ=90°。剥落后ACPS薄片的原子力显微镜（AFM）图显示，得到了6、13、20、25、32、72 nm不同厚度的ACPS薄片。HADDF-STEM图像清晰地显示了ACPS的层状结构，特别是（001）晶面的面间距为0.67 nm。ACPS的电传输是栅极可调的，表明ACPS具有半导体特性。结果表明，半导体ACPS是层状结构。

图1. 2D半导体ACPS的结构表征

银（Ag）沿a轴呈连续排列，沿b轴呈断续排列，排列差异使Ag原子在ab平面上排列成一维（1D）带状。ACPS薄片沿[103]轴的HADDF-STEM图像显示，ACPS的面内原子排列。Ag原子形成1D带状，由[CrPS]单元分开，沿ACPS带的轴向延伸。基于STEM和偏振拉曼光谱的表征，证实了ACPS的面内各向异性。

图2. ACPS的平面内结构和光学各向异性

作者在ACPS薄片中分别沿a轴和b轴制作了两个器件。当电压从0增加到1.5 V时，电流逐渐增大。当电压从1.5 V回到0 V时，与偏置相关的滞后很小。相反，在相同的I-V测量下，沿轴的器件显示了电流变化的两个步骤。第一个电流变化在0~1 V的范围内，类似于器件沿b轴的电流变化。当电压超过1 V时，沿a轴的器件比沿b轴的器件产生更大的电流增长。在1.5~0 V的反向扫描过程中，形成了一个逆时针偏置相关的磁滞，大于沿b轴的磁滞。结果表明，由于各向异性结构，Ag离子沿a轴的迁移比沿b轴的迁移更易出现。

在电场的刺激下，Ag离子在左电极上聚集，Ag离子的分布发生了变化，与EDS线扫描结果一致。Ag、Cr、P、S沿时间轴的能谱图表明，只有Ag离子的分布逐渐变化，也证明了Ag离子的迁移能力。因此，ACPS中电导的定向调谐是基于银离子的各向异性排列实现的。

图3. ACPS中的平面内各向异性离子迁移

根据ACPS器件沿轴的传递曲线，可清楚地观察到与V_g相关的大滞后，同时V_g相关的迟滞也出现在V_g的不同扫描范围和b轴。温度变化对V_g相关迟滞窗口的影响很大，表明V_g相关迟滞的产生可能与带电离子激活引起的电子捕获有关。当V_ds低于1 V时，在V_g为80 V附近颜色变化剧烈，与V_ds相关的迟滞较大。当V_ds大于1 V时，Ag离子开始移动，减小了V_g相关的滞后，因为Ag离子迁移用于调节转移曲线的开/关比。此外，Ag离子迁移和结构各向异性实现了V_g相关迟滞的定向调谐。电学测量表明，ACPS器件的电学行为是可调谐的。它结合了平面内离子各向异性和半导体性，在三端模式下实现了可调的平面内电导各向异性。

图4.各向异性半导体ACPS中的离子-电子共调制

文献信息

Tunable in-plane conductance anisotropy in 2D semiconductive AgCrP₂S₆ by ion-electron co-modulations. Sci. Adv., 2025, DOI: 10.1126/sciadv.adr3105.

锂电联盟会长向各大团队诚心约稿，课题组最新成果、方向总结、推广等皆可投稿，请联系：邮箱libatteryalliance@163.com或微信Ydnxke。

相关阅读：

锂离子电池制备材料/压力测试！

锂电池自放电测量方法：静态与动态测量法！

软包电池关键工艺问题！

一文搞懂锂离子电池K值！

工艺，研发，机理和专利！软包电池方向重磅汇总资料分享！

揭秘宁德时代CATL超级工厂！

搞懂锂电池阻抗谱(EIS)不容易,这篇综述值得一看！

锂离子电池生产中各种问题汇编！

锂电池循环寿命研究汇总（附60份精品资料免费下载）

登录阅读全文



免责声明：该内容由专栏作者授权发布或作者转载，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益，请及时联系本站删除。侵权投诉联系： nick.zong@aspencore.com！

锂电联盟会长研发材料，应用科技

进入专栏

锂电联盟会长研发材料，应用科技

文章：3310篇粉丝：119人

关注  私信

成会明院士，Science子刊！

最近文章

热门文章

推荐

最新资讯