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国家纳米科学中心

原标题:国家纳米科学中心&河南师范 AFM : 一种新型二维MOX材料YbOCl的生长和拉曼散射研究

近些年来,由于二维(2D)层状材料具有内部化学键强、层间范德华力相对较弱的优点,在下一代电子和光电子器件中具有潜在的应用价值而引起了广泛的关注。目前2D层状材料的研究主要集中在石墨烯等少数明星材料上,但是这些明星材料的电子性能具有相对较低、稳定性差、生产效率低下等缺点,因而限制了其实际应用。最近,以2D Bi2O2Se晶体为代表的2D层状含氧化合物具有高的霍尔迁移率、高空气稳定性等优点,这标志着其在超快、柔性光电器件中有巨大应用潜力。MOX (M = Fe, Co, Mn, Cr, Lanthanide or Actinide metals; O = oxygen, X = F, Cl, Br, I)作为2D层状材料的著名一员,在理论上被预测具有优异的电子和磁性性能,但是如今对于MOX的合成、性能和应用的研究仍然很少。作为MOX的成员层状氯氧化镱(YbOCl)被预测具有铁磁性性能,但是YbOCl晶体的制备及基本性质尚未被探索。

近日,国家纳米科学中心的何军研究员、王振兴研究员和河南师范大学的夏从新教授(共同通讯作者)联合报道了他们首次通过常压化学气相沉积法(APCVD)成功合成了超薄高质量的氯氧化镱(YbOCl)单晶。利用理论模拟和实验测量来系统地研究2D YbOCl纳米片的拉曼特性。实验观察到在85.53 cm-1的Eg模式和在138.17 cm-1处的A1g模式与密度泛函理论(DFT)计算结果的相匹配。同时温度依赖性和厚度依赖性的拉曼散射光谱揭示YbOCl纳米片中相邻层显示相对弱的范德华相互作用。此外,偏振拉曼散射光谱显示A1g模式的强度随旋转角度呈现双重模式,而Eg模式的强度随旋转角度变化保持恒定。这些发现提供了关于2D YbOCl晶体的相关实验信息。研究成果以题为“Growth and Raman Scattering Investigation of a New 2D MOX Material: YbOCl”发布在国际著名期刊Adv. Funct. Mater.上。

(a, c)在平行配置和交叉极化配置下的三角形YbOCl纳米片的偏振拉曼光谱;

(b, d)在平行配置和交叉极化配置下三角形YbOCl纳米片的偏振拉曼光谱的假彩色图;

(e, f)作为入射光的旋转角度的函数的Eg和A1g模式的拉曼频率的极坐标图。

(a, c)在平行配置和交叉极化配置下的六边形YbOCl纳米片的偏振拉曼光谱;

(b, d)在平行配置和交叉极化配置下六边形YbOCl纳米片的偏振拉曼光谱的假彩色图;

(e, f)作为入射光的旋转角度的函数的Eg和A1g模式的拉曼频率的极坐标图。

综上所述,作者通过简便的APCVD生长方法成功合成了厚度小于10 nm的高质量单晶2D层状YbOCl纳米片。通过有效控制获得具有相同晶体结构的超薄六边形和三角形YbOCl纳米片。利用实验测量和理论计算首次系统的研究了生长的YbOCl纳米片的拉曼性质,其中Eg和A1g模式的实验频率与计算的拉曼结果一致。
更多精彩尽在这里,详情点击:https://inkwellpub.com/,拉曼同时Eg和A1g拉曼模式的较小的一阶温度系数χ显示YbOCl晶体具有相对较弱的层间相互作用。此外,角度分辨偏振拉曼测量表明,当旋转角度改变时,A1g模式的强度呈现双重模式,拉曼散射而Eg模式的强度保持恒定。关于YbOCl更多的物理化学性质,仍然需要进一步的研究。

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