一个称为单层半导体的新兴原子厚度材料类型已经在材料科学的世界里引起了强烈的注意。单层材料在透明LED显示器、超高效太阳能电池、光电检测器和纳米级晶体管的发展中具有良好的前景。他们的缺点是什么？众所周知这种薄膜都充斥着缺陷，损坏他们的性能。

但现在一个由加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室工程师领导的研究小组，已经发现通过使用有机超强酸来修复这些缺陷的简单方法。这种化学处理导致材料光致发光量子产率100倍的急剧增加，这是描述材料的光产生量对投入能量的比值。光的发射越强，量子产率越高，该材料的质量就越好。

研究人员通过把二硫化钼（或MoS2）浸入到一种称为bistriflimide，或TFSI的超强酸中，将二硫化钼的量子产率从不到1％增强到100％。

他们即将发表在11月27日《科学杂志》上的研究结果，为单层材料，如二硫化钼，在光电器件和高性能晶体管中的实际应用打开大门。二硫化钼的厚度只有一纳米的十分之七。为了比较，人类DNA链的直径为2.5纳米。

 “传统上，材料越薄，对缺陷越敏感，”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以及伯克利实验室科学家教师Ali Javey说。 “这项研究首次展示出一个光电性能完美的单层，而此前在这么薄的材料中一直没有听说过。”

研究人员注意到超酸，因为根据定义，它们是具有“给”质子倾向的溶液，常常以氢原子的形式给予其他物质。该化学反应，称为质子化，具有在缺陷位点填充失踪原子的效应并能去除粘附在该表面上的不想要污染物，研究人员说。

论文的共同第一作者还有加州大学伯克利分校的博士学生Matin Amani，访问博士学生Der-Hsien Lien和博士后研究员Daisuke Kiriya。

他们指出，科学家们一直在追求单层半导体，因为他们对光的低吸收，和其承受扭转、弯曲等和其他极端形式机械变形的能力，这可以使它们能够在透明或柔性设备中使用。

具体而言，二硫化钼的特征是通过范德华力将分子层结合在一起，范德华力是每个层间原子结合的一个类型。获得薄材料的另外一个好处是它的电子性能高度可调。如用于LED显示器等应用时，该特征允许制备出只需单个像素就可以发出多种颜色的器件，而不是那种通过改变施加电压的设备。

主要作者还说，LED的效率直接与光致发光量子产率相关，所以在原则上，通过使用在这项研究中制备的“完美”光电单层材料，人们可开发出柔性的并且断电时透明的高性能LED显示器。

这种处理对晶体管也有革命性潜力。随着计算机芯片中的设备变得越来越小，越来越薄，缺陷对性能的限制作用也越来越大。

“除了允许新类型的低能量开关，我们开发的无缺陷单层可以解决这个问题，”Javey说。

新材料在线编译整理——翻译：王晶晶      校正：摩天轮