新闻网讯 5月22日，《自然·通讯》（Nature Communications）期刊在线刊发了我校材料学院翟天佑教授和周兴教授团队的最新研究成果“离子-电子耦合型二维材料的普适性合成”（General synthesis of ionic-electronic coupledtwo-dimensional materials）。材料学院许翔博士和陈韵欣硕士为论文共同第一作者，周兴、翟天佑为论文的共同通讯作者，我校材料学院、材料成形与模具技术全国重点实验室为第一完成单位及唯一通讯单位。

离子-电子耦合型二维材料由于引入了离子这一新的自由度，利用这种离子-电子耦合效应可以极大地改变二维材料的电子态，进而改变其物理、化学性质，使其在晶体管、光电器件、神经网络计算等领域具有重要意义。然而，目前报道的离子-电子耦合型二维材料主要是通过离子栅和二维材料复合，离子插层，或者等离子体轰击二维材料，再通过离子场调控二维材料内部的电子态，而非二维材料内部的本征离子-电子耦合，这些结构会存在界面态的问题，影响离子-电子耦合效应的新奇物理性质的研究，并给器件高密度集成带来了瓶颈。华中科技大学翟天佑教授和周兴教授团队报道了离子-电子耦合型二维材料的普适性合成：开发了分离供源的气相沉积法，实现了20种AMX₂离子型二维材料的可控合成，并且这些材料表现出独特的离子-电子耦合特性，如较高的离子电导率192.8 mS/cm，室温铁电性，正负可调的光伏特性等。

由于AMX₂化合物成分、物相复杂，使得多种前驱体供给过程中容易发生预反应从而生成二元相，阻碍三元物相的稳定合成。本研究中通过分离供源的气相沉积法抑制副反应，实现了20中二维AMX₂的可控合成，其中有18种二维材料此前未被合成过。

图1.20种二维AMX₂纳米片的普适性合成

图2.二维AgCrS₂、CuScS₂纳米片表现出离子-电子耦合特性

合成的AMX₂纳米片具有独特的电子和离子特性：10.4 nm厚度的AgCrS₂纳米片在室温下离子电导率高达192.8 mS/cm；CuScS₂纳米片表现出半导体铁电性，居里温度高达~370 K；此外，在CuScS₂器件中观察到由外电场驱动离子迁移诱导的可重构正/负光伏现象。该研究不仅提供了一个合成多元二维材料的有效策略，还为神经形态计算、电子、光电子器件等领域提供了新的材料平台。

论文链接

https://www.nature.com/articles/s41467-024-48690-7