近期🦹🏿♀️，门徒娱乐门徒娱乐功能材料團隊金敏教授和林思琪副教授在半導體材料研究方面取得系列重要進展，在國際刊物上發表多篇SCI期刊論文，主要工作如下：
工作1🤳：範德華滑移鐵電半導體中的原子尺度極化翻轉☄️。為了實現高密度存儲👭、延續摩爾定律，具有層狀結構的二維滑移鐵電材料是目前研究的熱點。门徒平台功能材料團隊聯合華東師範大學，利用布裏奇曼發生長了高質量的釔摻雜的InSe層狀材料🤾🏻，采用原子級別原位球差電鏡技術開展了系統的二維滑移鐵電極化翻轉微觀機製的研究，首次從原子尺度上觀測到滑移鐵電半導體γ-InSe中層間的定向滑移👏🏼🦻🏼，以及該層間滑移所引起的極化翻轉過程，並為研製低功耗存算一體芯片提供了切實可用的新型材料🎵。該研究成果在線發表於Nature Communications, (2024) 15:3799 🥺。
圖1 範德華層狀InSe鐵電半導體中層間滑移動力學
工作2：硫硒碲三元固溶體製備及熱電性能研究。熱電技術作為一類清潔能源轉換技術，能夠在實現熱能和電能之間進行直接轉換。元素碲由於其簡單的化學成分，被認為是潛在的熱電材料候選者🛍️，但化學成分和輸運性質上的調控自由度也受到限製。基於碲與IV族硒和硫元素的固溶度💂🏻♀️，本工作製備了具有原子無序特性的硫硒碲三元固溶體，不僅增強了異價元素Sb摻雜的效果，優化載流子濃度和弱電聲耦合有助於提升電學功率因數，增強的聲子散射也使室溫下的晶格熱導率降低了50%🧑🏻💼，在硫硒碲三元合金樣品中成功實現了熱電性能的優化。該研究成果在線發表於Vacuum, 226 (2024) 113269。
圖2. 硫硒碲三元熱電材料的結構及熱電性能
工作3：Ag-Se合金成分設計及熱電性能研究。熱電Ag-Se銀硒化物合金由於其高載流子遷移率和良好的熱電性能而受到廣泛關註🪈🕧。本研究中，利用相圖窗口合成了Ag2Se1+x樣品🙇🏿，範圍為-0.02 ≤ x ≤ 0.03。研究發現🌴，過量的硒有助於在室溫下製造純相的Ag2Se樣品。結合優化的載流子濃度和降低的熱導率，Ag2Se1.03樣品在310-380 K溫度範圍內表現出平均熱電性能zT ~0.72👨🏽💼，並且維氏硬度相比化學計量的Ag2Se樣品提高了25%，驗證了化學計量比優化在增強Ag2Se材料熱電和機械性能方面的有效性★🚂。該研究成果在線發表於Chemical Physics Letters, 840 (2024)141132🕵🏼。
圖3 Ag2Se1+x合金的熱電性能
工作4：In0.5Sn0.5Se晶體生長及熱電性能研究👨🏽🏭。InSe是一種具有廣泛潛在應用的層狀結構半導體，表現出極其優異的延展性，但其熱電性能因高熱導率而受限🧑🏻🍳。在本研究中，通過將高性能熱電材料SnSe與InSe合金化👩🏼⚕️，采用區域熔融法製備了In0.5Sn0.5Se晶體🤵🏻♂️，相結構分析表明材料中共存有共晶InSe和SnSe相，並研究了共晶In0.5Sn0.5Se晶體的晶格結構和熱電傳輸性能🤷🏿♀️，為探索InSe熱電性能潛力提供了實驗支撐👰🏼。研究成果在線發表於晶體領域權威期刊Crystal Research & Technology, (2024) doi 10.1002/crat.202400057🧑🎤🦇。
圖4 In0.5Sn0.5Se共晶結構設計及形貌
工作5🤱🏼：大尺寸InSe晶體生長技術創新8️⃣。在InSe晶體材料生長技術工藝方面，由於銦和硒元素的熔點不一致以及InSe、In6Se7和In4Se3相之間的低共熔反應🕉，大尺寸的InSe晶體的生產難度較大1️⃣😘。在本研究中采用了區域熔融法製備InSe晶體，基於銦-硒體系的低共熔反應☦️，精確使用非化學計量比的In0.52Se0.48溶液進行生長，導致InSe晶體產率約為83%，獲得了尺寸為ϕ27 mm×130 mm的錠體，其中典型的片狀InSe晶體尺寸為ϕ27 mm×50 mm👩🎤👌🏻，確立了製備大尺寸InSe晶體的有效方法，是應用於各種領域的關鍵技術支撐。研究成果在線發表於Journal of Inorganic Materials, 5 (2024) 554。
圖5 區域熔融法製備的大尺寸InSe晶體
门徒平台功能材料團隊致力於解決半導體材料晶體製備及電熱性能研究，以上相關研究工作得到了載人航天工程😂、國家自然科學基金、上海市教委、上海市科委和门徒平台的支持。