IF 12.1！SnS x Se（2-x）合金纳米片中光学和电子性质的成分依赖性宽范围可调性

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尽管同价合金化策略为可印刷金属二硫属化合物纳米材料的性能调控提供了精确途径，但迄今为止，能够实现广泛光学与电学性能可调谐的规模化制备平台仍未实现。本研究建立了一种基于粉末、溶液相处理的制备路线，成功获得了覆盖完整成分范围的SnSxSe(2-x)合金纳米片，通过调控硫属元素组成实现了对多种性能的广泛控制。该n型纳米片合金系列在光学和面内电学性质上展现出宽幅可调范围：从具有1.67 eV低带隙、呈现类金属行为的二维SnSe2，到带隙达2.46 eV、具有高电阻率的宽禁带半导体行为二维SnS2。其面外电导率同样可调，并表现出非单调变化行为，在硫属元素比例x = 1.2 – 1.6时达到最优值。我们以光电化学应用为例，阐明了这些可调谐性质之间的协同作用如何实现面向特定应用的优化性能。本研究所报道的这一系列异常宽泛的可定制特性，为调控此类合金提供了清晰的路线图，从而为其在众多领域的潜在应用开辟了新途径。

创新点

1.本研究成功构建了首个基于粉末溶液相处理的规模化制备平台，突破了长期以来制约二维金属二硫属化合物性能可调谐合成的关键技术瓶颈，实现了从实验室规模向可扩展制备的重要跨越。

2.通过精确控制硫属元素组成，获得了成分连续变化的SnSxSe(2-x)合金纳米片完整系列，首次在该体系中实现了从窄带隙类金属行为到宽带隙高阻半导体行为的宽谱系光学与面内电学性质连续调控。

3.揭示了面外电导率随组分非单调变化的新颖物理现象，并明确了性能最优区间，为理解二维合金中载流子输运的各向异性特性提供了关键实验依据，进一步通过光电化学演示阐明了多参数协同优化对于特定应用的功能导向性设计价值。

对科研工作的启发

1.该研究确立的“同价合金化-溶液相处理-规模化制备”策略为其他二维材料体系的性能定制提供了可移植的方法论框架，启示研究者可通过类似化学取代途径系统性调节电子结构。

2.组分依赖的电学性质非单调变化现象提示，在二维合金体系中可能存在尚未被充分认识的复杂缺陷散射或层间耦合机制，这为后续深入研究界面效应与能带工程相互作用指明了方向。

3.将材料本征性质调控与终端应用示范紧密结合的研究范式，凸显了以应用需求反向指导材料设计的重要性，推动了面向性能的材料研发向面向应用的材料创制的思维转变。

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Pub Date : 2025-12-31

DOI: 10.1002/smll.202512066

Nicolas J. Diercks,  Rebekah A. Wells,  Shixin Liu,  Tian Carey,  Jack Doran,  Joseph Neilson,  YeonJu Kim,  Jun‐Ho Yum,  Goutam Ghosh,  Hannah Johnson,  Laurens D. A. Siebbeles,  Jonathan N. Coleman,  Kevin Sivula