苏州纳米所康黎星等Nano Letters：碳纳米管内嵌异质结的电学行为转变研究取得新进展

二维材料的范德华集成为异质结的构筑提供了前所未有的灵活性。堆叠的二维材料之间的层间相互作用可以促进许多物理特性，如可调谐的极化激元、增强的电输运特性、拓扑超导等。与二维范德华异质结相比，一维范德华异质结构(1D vdWHs)表现出进一步的径向约束，由此产生的量子约束效应促进了独特的物理性质。利用纳米管作为模板进行填充是合成1D vdWHs的有效方法。迄今为止，研究人员通过在纳米管一维空腔内填充材料制备了多种1D vdWHs，其中内嵌材料包括卤化物钙钛矿、金属硫族化合物、金属碳化物等。然而，由于碳纳米管金属/半导体混合导电属性和填充率不足，大多数碳纳米管异质结构的电学性能研究一直受到阻碍。

针对上述问题，中国科学院苏州纳米所康黎星研究员等人以高纯半导体碳纳米管（sSWCNT）为模板，在其空腔内高效率填充一维AgI原子链。并借助中国科学院苏州纳米所陈琪研究员的介电力显微技术，表征了单根AgI@sSWCNT的半导体-金属转变特性。该发现在AgI@sSWCNT异质结薄膜场效应器件的测试中得到了进一步证实，并通过开尔文探针显微镜和光谱手段对引起这一转变的电荷转移进行了分析。本工作揭示了1D vdWHs电学性质的调控机制，为一维范德华异质结的电学研究开辟了新的途径。

图1. 一维AgI@sSWCNTs vdWHs的合成与结构表征  

图2. 单个sSWCNT和AgI@sSWCNT的介电力显微测试  

图3. AgI@sSWCNT薄膜器件的结构示意图和测试结果

图4. AgI@sSWCNT中的电荷转移分析

该成果以Interlayer Charge Transfer Induced Electrical Behavior Transition in 1D AgI@sSWCNT van der Waals Heterostructures为题发表于Nano Letters上，上海科技大学与中国科学院苏州纳米所联合培养硕士生刘帅和中国科学院苏州纳米所硕士生滕宇、博士后张珍、赖君奇为论文共同第一作者，上海科技大学曹克诚研究员，中国科学院苏州纳米所陈琪研究员、康黎星研究员和李清文研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、中国博士后科学基金等项目的支持。