郭雪峰课题组在界面修饰研究中取得新进展

在半导体器件领域，异质界面的修饰及器件性能的调控对提高器件的性能和构建新的功能发挥重要作用。郭雪峰课题组在石墨烯表界面修饰和半导体界面电荷调控的研究中取得系列进展。

石墨烯是一种零帯隙二维半金属/半导体材料，通过表界面修饰可以对石墨烯的能带结构及其相应的光电特性进行调控，有利于实现其在未来的半导体器件领域中的应用。该课题组首先利用CVD生长的石墨烯和铜基底在界面的不同氧化特性，实现石墨烯的光学显影和高质量制备(Sci. Rep. 2012, 2, 707)，并进一步发展了用甲烷等离子体对石墨烯进行不对称甲基化修饰(NPG Asia Mater. 2012, 4, e31: doi:10.1038/am.2012.58)和用电化学手段在温和条件下对石墨烯进行快速化学修饰的方法(Small 2012, 8, 1326)，实现了对石墨烯的能带结构和导电性的调控。其中，改善石墨烯界面反应的电化学方法被德国威立出版社旗下的Materials Views作为亮点工作报道。

最近，该课题组结合量子点的尺寸效应制备了PbS/石墨烯复合材料，详细研究并揭示载流子在石墨烯/PbS异质界面上的传输机制(Adv. Mater. 2012, 24, 2715)。在这种界面调控的思想指导下，他们还构建了传统硅半导体材料(SiNWs)与TiO2量子点间的异质界面，发现了光生载流子产生的两种竞争机制，实现了具有镜像对称关系的光开关和整流效应(Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, DOI: 10.1002/anie.201209816)。在有机半导体器件领域中，他们从分子设计合成出发，分别大大改善了分子/基底和分子/分子间的接触界面，用溶液法制备出了具有高迁移率的有机场效应晶体管。部分工作发表在Adv. Mater. 上（Adv. Mater. 2012, 24, 5576)，并被编委选为该杂志的封面文章。

这些研究为深入探讨半导体中载流子传输机制和新型功能器件的设计制备提供了新的思路。他们应邀为《Small》撰写了一篇关于异质界面的修饰及器件性能调控方面的综述(Small 2013, 8, DOI: 10.1002/smll.201202973)。这些工作的合作者包括刘忠范院士、齐利民教授、孙强教授和李立东教授等，并得到了科技部、国家自然科学基金委和教育部基金的资助。