在材料领域，一种新兴被称为半导体层的自动薄膜材料产生了大量的buzz。单层材料有望促进透明LED显示屏、超高效率的太阳能电池、照片探测器和纳米晶体管等领域发展。他们的缺点呢?薄膜是出了名充斥着缺陷,葬送了它们的性能。

 

这个示意图显示了一束激光激发的由二硫化钼制造的半导体；红色的发光点是由激光激发而出。（图片:Der-Hsien所有）

但现在由加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的工程师负责的研究团队已找到一种通过使用有机超强酸的简单方法来修复这些缺陷的方法。这让他们达到一个戏剧性的100倍增加的光致发光量子产率（产生光量与投入能量之比）,半导体单层二硫化钼(MoS2)。通过使二硫化钼浸渍到被称为TFSI的超强酸中,研究人员能够使其量子产率从不到1%提升至100%。

他们的研究结果在《科学》杂志上报道并开启了像MoS2这类单层材料实际应用的大门，MoS2材料仅为0.7 nm纳米厚,在光电设备和高性能的晶体管上应用。“一般来讲，材料越薄对缺陷就越敏感，”首席研究员、加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学教授、伯克利国家实验室的科学家Ali Javey说。“这项研究第一个显示了电学的完美单层,此前薄膜材料从未达到此等程度。”

研究人员使用超强酸,因为根据定义,他们的解决方案是倾向于为物质‘提供’质子,通常以氢原子的形式。研究人员说被称为质子化作用的化学反应,具有填补缺失原子的缺陷,以及消除停留表面上不必要的污染物。

科学家们一直在探求单层半导体因为其低的光吸收能力、优异的承受弯扭能力和其他极端形式的机械变形,使其适用于透明和柔性的设备。MoS2，特别是,特点是由分子层间由范德华力结合,每一层之间通过原子成键。材料的另一个好处是如此薄的材料具有高的电可调性。例如在LED显示屏应用,该特性可以制备通过改变电压由单一像素可发出各种各样颜色光的设备。

因为LED的效率直接关系光致发光量子产率,这项研究能产生“完美”光电层,原则上,被用于开发高性能的当关闭时显示柔性和透明双重特性的LED显示屏。

这种方法在晶体管中也可能有变革性应用。当计算机芯片设备变得越来越薄,缺陷限制他们性能就越明显。“研发的零缺陷层可以解决这一问题并且也能适用于新型的低能开关。”

新材料在线编译整理——翻译：范红娜     校正：摩天轮