氟化策略释放石墨烯在光电和能源应用方面的潜力

东北大学的研究人员和合作者开发了一种弱氟化策略来解决石墨烯的零带隙限制。该研究的详细内容发表在《应用物理快报》杂志上

在大多数电子材料中，都存在一个“栅极”，即带隙，可以阻止或允许电流通过。这就是我们在计算机或手机等设备中控制电流的方式。但石墨烯没有这样的栅极，这意味着它持续导电，无法关闭。

为了抵消这一点，科学家们经常在石墨烯中添加少量的氟原子，略微改变其结构并引入带隙，而不会损害其核心优势。然而，氟化依赖于使用危险化学品，因此大规模应用是危险和不切实际的

东北大学助理教授Yaping Qi博士说：“我们开发了一种环保方法，在受控条件下利用含氟聚合物实现选择性氟化。”。“这一进步还可以增强光致发光和可调输运性能，同时保持高载流子迁移率，使石墨烯更适用于光电和能源器件。”Qi和她的同事使用了先进的技术，包括光致发光（PL）映射和拉曼光谱，来分析氟化如何改变石墨烯的结构和光学性能。他们的测试表明，氟化石墨烯提高了发光能力，使其有望用于LED、传感器和其他能源技术

这项工作还与范德华（vdW）异质结构的最新发展有关，这种异质结构是通过分层不同的2D材料来实现多种功能而创建的。这种结构在存储器存储、人工智能和光电设备中具有潜在的用途

“将氟化石墨烯集成到vdW异质结构中开辟了令人兴奋的可能性，特别是对于可以同时执行多项任务的柔性电子和系统，”东北大学先进材料研究所（AIMR）的合著者兼助理教授Xichan Gao博士说

齐补充道：“这项研究表明，环保加工可以显著提高石墨烯的功能性能。”

“将氟化与应变工程相结合，为开发可扩展、高性能的二维材料开辟了新的可能性，为提高石墨烯的实用性提供了一条途径，同时保持对安全和可扩展材料加工技术的关注。”