在調控和改性中前行：2019半導體相關重要綜述總結

Alisa 4年前 (2019-10-21) 3004瀏覽

天氣轉涼，2019年已經過去一大半了，在這一年中半導體材料的發展呈現一路高歌的走勢，本文介紹了在這一領域中今年發表的重要文獻綜述以供各位同行參考。

1. Chem.Rev. : 鹵化物鈣鈦礦：完全取決于界面嗎？

界面的設計和改性，一直是半導體器件的關鍵問題，在開發基于鹵化鈣鈦礦（HaP）的光電技術（包括光伏和發光二極管）的上能起到關鍵作用。因為這類器件性能和穩定性的顯著改善主要歸因于界面分子堆積。為此，法蘭西島光伏研究所的Philip Schulz，David Cahen等人闡述了這一領域存在的機遇和挑戰。主要內容如下：1. 暴露的HaP薄膜和晶體表面的基本物理和化學性質，包括諸如表面終止，表面反應性和電子結構等。2. 討論了有關HaP與傳輸層和緩沖層之間的界面上的能量對準過程的實驗結果。3. 文章還詳細介紹了界面形成對器件性能的影響，并考慮了化學反應和表面鈍化對界面能量和穩定性的影響。4. 基于這些概念，提出了HaP半導體的界面設計的路線圖，強調了通過對界面能量和化學（即反應性）的控制來為設計界面提供預測能力及優化。

文獻鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.8b00558

2. Chem.Rev. : 低維混合鈣鈦礦半導體中的量子和介電限域效應

混合鹵化物鈣鈦礦現已成為引領低成本薄膜光伏技術領域的超級明星材料。隨著更高效，更穩定的3D塊狀合金大量的出現，多層低維雜化鹵化物鈣鈦礦和膠體鈣鈦礦納米結構在2016年成為了應對這一挑戰的可行替代解決方案。雷恩大學Claudine Katan，Nicolas Mercier對膠體納米結構和多層化合物的進行了全面的文獻總結。層狀鹵化物鈣鈦礦在鹵化物鈣鈦礦的歷史上占有特殊的地位，在1980年代和1990年代有大量開創性論文。近年來，結構-性能關系的清晰化極大地受益于其電子結構和光電特性的新理論方法，以及現代先進的實驗技術。文章還對經典半導體納米結構和2D范德華異質結構進行了比較。自2015年以來，膠體納米結構在基于發光的應用方面得到了快速發展。盡管在最近兩年中通過各種光譜技術進行了深入研究，但是關于量子和介電限域效應對其光電子性能的影響仍處于研究起步階段。

文獻鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.8b00417

3. Chem.Rev. : 基于金屬有機骨架（MOF）和MOF衍生的納米催化的最新技術

金屬有機骨架（MOF）納米粒子，也稱為多孔配位聚合物，是納米材料科學的重要組成部分，它們在催化中變得越來越重要。其結構的可變性和豐富性使其可在金屬節點，功能性連接部位，基質封裝或納米顆粒之間實現多種協同作用，從而催化劑的活化功能。 MOF納米顆粒復合材料熱解形成高度多孔的N/P摻雜的MOF衍生的納米材料，被越來越多地用作催化劑，尤其是在電催化和光催化中。波爾多大學的Qi Wang 和 Didier Astruc撰寫的這篇綜述首先簡要概述了MOF納米顆粒催化的背景，然后全面回顧了最近幾年報道的重要文獻。主要內容包括有機反應的催化，電催化，光催化和前景展望。在合成、能源和環境領域中，使用這些結構明確的非均相催化劑可以解決許多社會性問題。

文獻鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.201902417

4. Chem.Rev. : ?III–V主族納米線的合成與應用

低維半導體材料結構（如納米線等）已經發展成為研究最廣泛的科學和技術領域之一。隆德大學的Enrique Barrigón, Magnus Heurlin等人總結了數種材料的半導體納米線，包括III–V主族材料（如GaAs，InAs，GaP，InP等）和III氮化物材料（GaN，InGaN，AlGaN等）的實現高度受控的納米線的基礎合成方法。這些材料可以為主流半導體提供發展思路的原因之一是可以為主流半導體硅提供超高性能的電子（例如晶體管）和光子（例如光伏，光電探測器或LED）性能。文章中還涉及其他重要研究內容，如降低制造成本的合成方法，這些方法可以顯著提升性能，并有機會推廣至工業生產。

文獻鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.9b00075

5. Chem.Rev. : 有機電子學中的界面

未摻雜、共軛的有機分子和聚合物具有半導體的特性，包括電子結構和電荷傳輸，可以通過分子設計來對??其進行調節。與無機半導體和金屬相比，有機（半）導體具有獨特的特征：暴露于空氣中時，其表面不會形成絕緣氧化物，因此與許多材料（包括金屬）能形成干凈的界面。在過去的30年中，對OS-metal和OS-OS界面進行了深入的研究，產生了成熟的理論。自2000年代以來，有機電子材料發展到可作為有機介電體，電解質，鐵電體甚至生物的界面。在這篇綜述中，林雪平大學Mats Fahlman, Simone Fabiano對這些界面在有機電子設備功能中的核心作用進行了匯總，并討論了界面的物理化學性質如何控制光，激子，電子和離子的界面傳輸以及電子的轉導。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41563-019-0355-y

6.Nat.Mater.: 液滴外延法制備納米結構半導體應用于量子光子器件

未來的“量子互聯網”將由量子節點（固態或原子系統）網絡組成，這些量子節點通過基于光子的飛行量子位鏈接，以光速在遠距離上傳播，關鍵技術是制備能夠提供單個或糾纏的光子對的光源。半導體量子點（QD）作為優秀的光源在這一領域極具潛力，佛羅倫薩大學的Hao‐Lin Wu，Xu‐Bing Li?等人對QD點制備技術現狀進行總結，重點介紹了制備方法和材料的優缺點，獲得的成就和未來的挑戰。在1990年代初期，開發了兩種方法來合成自組裝外延半導體QD，即Stranski-Krastanov（SK）和液滴外延（DE）方法。作為獲得高質量半導體納米結構的補充途徑，DE方法近獲得了研究者們的關注。這種方法衍生出來的局部液滴蝕刻（LDE）夠制備出具有特定發射波長的QD。文章詳細介紹了LDE方法的重要工作和研究進展和目前存在的問題，對今后的研究有指導作用。

文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41563-019-0355-y

7. Adv.Mater.: 半導體量子點：二氧化碳光還原的新興材料

作為解決能源危機和環境問題的最關鍵方法之一，將二氧化碳（CO2）光還原成太陽能燃料（例如，CO，HCOOH，CH3OH，CH4）受到越來越多的關注。由于半導體量子點（QD）其低成本，合成簡便，出色的光收集，多種激子產生，可行的電荷載流子調節以及豐富的表面位點，可作為人工晶體光源來進行CO2高效光還原。清華大學的Hao‐Lin Wu, Xu‐Bing Li等人在這篇綜述中著重介紹了使用半導體QD在CO2光還原方面的最新進展。首先，分析了半導體量子點的獨特的光物理和結構特性，這些特性使它們能夠在太陽能轉換中得到廣泛應用。然后將QD在光催化CO2還原中的最新應用分為三類：二元II-VI半導體QD（例如CdSe，CdS和ZnSe），三元I-III-VI半導體QD（例如CuInS2和CuAlS2）和鈣鈦礦類型的QD（例如CsPbBr3，CH3NH3PbBr3和Cs2AgBiBr6）。最后，討論了未來QD減少太陽能CO2的挑戰和前景。

文獻鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201900709

8. Adv.Mater.: 有機半導體：面向有機電子的新型材料設計

卡爾斯魯厄大學的沃爾夫岡·溫澤爾（Wolfgang Wenzel）及其同事討論了包括機器學習在內的預測性仿真方法的最新技術，以補充用于鑒定有機電子新材料的實驗研究。 通過突出一些最近的出色的應用來說明它們的潛力。

文獻鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201970188

9. Adv.Mater.: 完全由可拉伸的彈性電子材料制成的橡膠電子器件

可拉伸電子產品在許多應用方面性能優于現有的剛性電子產品，因為能夠適應的使用者活動與大的機械變形。由于大多數電子材料（尤其是半導體）的不可拉伸特性，通過完全由可拉伸的彈性體電子材料即橡膠狀電子來制造可拉伸的電子學，是目前發展可行的思路。橡膠電子產品及其相關的制造技術具有獨特的優勢，因此引起了越來越多的興趣。休斯敦大學的Kyoseung Sim, Zhoulyu Rao等人回顧了開發橡膠電子產品的最新進展，包括橡膠導體，橡膠半導體和橡膠電介質等重要可拉伸彈性體材料，以及各種橡膠電子器件，例如橡膠晶體管，集成電子器件，橡膠光電器件和橡膠傳感器。

文獻鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902417

小結

以上就是總結的全部文獻綜述，從這些綜述總結的研究工作來看，目前的研究熱點依舊集中在界面調控，無機納米線生長方法優化，和可拉伸器件的制備這幾個方面，在電學、光學性能方面提升明顯，存在的挑戰主要是材料穩定性和大面積器件生產上。在今后的工作中，需要針對這些挑戰繼續探索。

參考文獻

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本文由怪ayi供稿。

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