横向外延生长二维有机异质结构
二维有机异质结构
横向或垂直外延生长模式下的二维异质结构由于具有独特的结构和物理性质，在设计下一代光电子方面显示出了巨大的潜力。然而，目前来说，横向异质结构设计和合成主要集中在无机成分上，而2D有机异质结构的横向外延生长仍然鲜有报道。
二维异质结构
使用有机单晶是半导体科学、光电子和光子集成电路技术发展的基础。特别是，2D有机单晶作为光电器件的构建块的使用由于其具有大表面积、最小缺陷、可调物理化学性质和低成本溶液处理能力等优点而引起了人们的极大关注。到目前为止，2D有机晶体在光电子领域显示出了许多极具前景的应用，包括晶体管、p–n二极管、光伏/光电检测器件、有机发光晶体管和有机激光器。随着2D有机晶体开发的不断进步，进一步探索其潜力需要对其化学成分和光电性质进行精确的空间调制以便创建2D有机横向异质结构（OLH）。此外，通过充分利用有机分子的无限多样性，有机2D晶体可以灵活组合形成各种横向异质结构。原则上，OLH的制备可以通过在现有2D有机晶体的边缘连续生长另一种有机晶体来实现。然而，尽管概念上很简单，但由于难以控制两种2D晶体的成核位置和取向，如晶格失配和钝化边缘，2D OLH的生长仍然是一个相当大的挑战。
横向外延生长OLH
有鉴于此，苏州大学廖良生教授、郑敏教授和王雪东教授等人将液相生长和气相生长两种方法的结合，从苝和苝甲醛衍生物成功合成了2D OLH，其横向尺寸约为20 μm，厚度可调（范围从20到400 nm）。研究发现，2D晶体的螺旋位错生长行为显示了原子在晶格内呈螺旋排列，这避免了OLH的体积膨胀和收缩，从而最大限度地减少了横向连接缺陷。通过气相生长方法，作者可对2D晶体的成核和顺序生长进行选择性控制，从而可进一步导致2D OLH的结构反转。因此，所得OLH显示出良好的光传输能力和可调的空间激子转换，可用于光子应用。研究还认为，这种合成策略可以推广到其他有机多环芳烃家族。相关工作以“Lateral epitaxial growth of two-dimensional organic heterostructures”为题发表在Nature Chemistry。
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