康奈尔大学研究人员发现3D半导体颗粒具有2D特性

在创建下一代电子产品方面，二维半导体具有很大的优势。它们更快、更强大、更高效。但也非常难以制造。鉴于其几何形状各不相同的表面，3D半导体颗粒也有边缘。康奈尔大学的研究人员发现，这些刻面边缘的连接处具有二维特性，可用于光电化学过程——其中光用于驱动化学反应——可以促进太阳能转换技术。

这项研究也可以使减少二氧化碳排放、将氮转化为氨和生产过氧化氢的可再生能源技术受益。

该研究于 12 月 24 日发表在Nature Materials 上。

在他们的研究中，研究人员专注于半导体钒酸铋，其颗粒可以吸收光，然后利用该能量氧化水分子——这是一种产生氢气和氧气的清洁方式。

半导体粒子本身呈各向异性形状；也就是说，它们具有 3D表面，充满彼此成角度并在粒子表面边缘相遇的小平面。然而，并非所有方面都是平等的。它们可以具有不同的结构，进而导致不同的能级和电子特性。

使用一对高空间分辨率成像技术，研究人员测量了每个面和中间相邻边缘的多个点的光电化学电流和表面反应。

研究人员惊讶地发现，三维粒子实际上可以拥有二维材料的电子特性，其中过渡逐渐发生在小平面会聚边缘附近所谓的过渡区——这一发现从未有过。如果没有高分辨率成像，就无法想象并且无法揭示。

这可能会为研究人员提供一种“调整”电子特性并为光催化过程定制粒子的方法。他们还可以通过化学掺杂改变近边缘过渡区的宽度来调整特性。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com

该研究得到了美国能源部科学办公室——基础能源科学、催化科学项目的支持。研究人员利用了美国国家科学基金会支持的 康奈尔材料研究中心。

光催化剂颗粒的高分辨率图显示了反应性的过渡区以及跨界面边缘的光电化学性能的相应空间变化。