郭雪峰課題組在界面修飾研究中取得新進展

在半導體器件領域，異質界面的修飾及器件性能的調控對提高器件的性能和構建新的功能發揮重要作用。郭雪峰課題組在石墨烯表界面修飾和半導體界面電荷調控的研究中取得系列進展。

石墨烯是一種零帯隙二維半金屬/半導體材料，通過表界面修飾可以對石墨烯的能帶結構及其相應的光電特性進行調控，有利于實現其在未來的半導體器件領域中的應用。該課題組首先利用CVD生長的石墨烯和銅基底在界面的不同氧化特性，實現石墨烯的光學顯影和高質量制備(Sci. Rep. 2012, 2, 707)，并進一步發展了用甲烷等離子體對石墨烯進行不對稱甲基化修飾(NPG Asia Mater. 2012, 4, e31: doi:10.1038/am.2012.58)和用電化學手段在溫和條件下對石墨烯進行快速化學修飾的方法(Small 2012, 8, 1326)，實現了對石墨烯的能帶結構和導電性的調控。其中，改善石墨烯界面反應的電化學方法被德國威立出版社旗下的Materials Views作為亮點工作報道。

最近，該課題組結合量子點的尺寸效應制備了PbS/石墨烯複合材料，詳細研究并揭示載流子在石墨烯/PbS異質界面上的傳輸機制(Adv. Mater. 2012, 24, 2715)。在這種界面調控的思想指導下，他們還構建了傳統矽半導體材料(SiNWs)與TiO2量子點間的異質界面，發現了光生載流子産生的兩種競争機制，實現了具有鏡像對稱關系的光開關和整流效應(Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, DOI: 10.1002/anie.201209816)。在有機半導體器件領域中，他們從分子設計合成出發，分别大大改善了分子/基底和分子/分子間的接觸界面，用溶液法制備出了具有高遷移率的有機場效應晶體管。部分工作發表在Adv. Mater. 上（Adv. Mater. 2012, 24, 5576)，并被編委選為該雜志的封面文章。

這些研究為深入探讨半導體中載流子傳輸機制和新型功能器件的設計制備提供了新的思路。他們應邀為《Small》撰寫了一篇關于異質界面的修飾及器件性能調控方面的綜述(Small 2013, 8, DOI: 10.1002/smll.201202973)。這些工作的合作者包括劉忠範院士、齊利民教授、孫強教授和李立東教授等，并得到了科技部、國家自然科學基金委和教育部基金的資助。