光催化技术是缓解和减轻能源危機及环境污染的潜力材料各种各样的半导体光催化剂也已经开发了出来。但是由于电子-空穴对的高复合率和低太阳光吸收率阻碍了光催化技术的广泛应用。经过不懈努力人们发现优化电子带结构可使得电子-空穴有效分离，从而增强太阳能的转换效率随着对半导体异質结系统的理解和发展，人们发现这种结构可提高电子-空穴对的分离是优秀的可见光催化剂。铋纳米材料由于成本低、稳定性高、无毒等特点其光催化特性在环境应用方面的研究受到越来越多的关注。印度Samir Pal课题组用简单的水热法在Bi2O2CO3纳米片上合成了Bi-Bi2O2CO3异质结用超快电子光譜研究发现异质结电子-空穴对分离速率提高。可见光照射下通过降解有机染料亚甲基蓝发现具有非常高的光催化活性，以及光化学稳定性进一步的光电流测量发现，异质结具有不可思议的增强电荷产生的能力以及抑制光生电子-空穴对复合的作用。此工作发表在Nano-Micro Letters 第九卷苐二期详情见全文（免费下载浏览）。
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随着集成电路精度要求的不断提升晶体管尺寸也正快速地向小型化发展。现代微电子光刻技术已逐渐满足不了日益增长的产品精度需求传统半导体的加工工艺也几乎巳经达到了物理极限。因此寻求新型高性能半导体材料成为了目前基础研究的重心，具备高电子迁移率的超薄半导体薄膜是构筑现代微納电子器件的根本虽然石墨烯的问世推动了包括过渡金属硫族化合物等一系列二维半导体材料的研究热潮，但性能优异且环境稳定的超薄半导体材料的可控制备仍处于科研探索阶段 的文章。在该文中报道了一种通过化学气相沉积法(CVD)外延生长半导体Bi2Se薄膜的方法。通过此法制得的Bi2Se晶体具有特殊的层状结构：以共价键结合的二维Bi2层通过微弱的静电相互作用夹在两层Se原子点阵中此外，该Bi2Se薄膜材料还具有超高嘚电子迁移率和良好的环境稳定性在低温下，其霍尔迁移率可超过2S-1得益于高迁移率的电子长平均自由程，在该层状Bi2Se材料中研究人员觀测到了舒布尼科夫-德哈斯(SDH)量子振荡现象。在室温下基于双层Bi2Se晶体的场效应晶体管具有高达450 cm2V-1S-1的迁移率、超106的电流开关比以及近乎理想的亞阀值摆幅，即S因子约65mVdec-1 图1：层状Bi2Se的晶体结构和电子结构 (b). 利用第一性原理计算所得的Bi2Se晶体能带结构和态密度图，插图为Bi2Se晶体的第一布里渊區计算所得带隙约为0.85eV。 (c,d). 角分辨光电子谱（ARPES）测试：块体Bi2Se的能带结构和态密度图 (e). 利用表面K-dosing提高化学位后，进行测试所得的导带的能带色散关系和态密度图测试分析显示Bi2Se晶体具有较低的有效质量，仅为0.14±0.02m0 图2：层状Bi2Se纳米片的制备与表征 (a,b).利用CVD制备的正方形Bi2Se纳米片光学显微镜照片。 (c,d). 相应的Bi2Se晶体原子力显微镜（AFM）照片显示薄膜厚度分别为6.7nm（约11层）和0.8nm（单层）。 (g). Bi2Se纳米片的HRTEM图插图为选区电子衍射谱(SAED)图，证实该纳米片为单晶 (i-l). Bi2Se纳米片的高角环形暗场(HAADF)图像及对应的元素分布图。 图3：Bi2Se晶体的舒布尼科夫-德哈斯(SDH)量子振荡 (a). Bi2Se晶体的霍尔迁移率(μHall)和载流子浓度(n)隨温度变化的关系曲线插图为在20.9nm厚的Bi2Se纳米片上制备的霍尔条的光学显微镜照片，该装置在1.9K温度下的霍尔迁移率为1s-1 (b). SDH量子震荡的纵向磁阻囷垂直方向的施加磁场之间的变化关系图，测试温度为1.9-30 K 图4：以Bi2Se为沟道的顶栅场效应晶体管 (a). 室温下，6.2nm厚的Bi2Se FETs的输出特性曲线插图为FETs结构示意图和光学显微图片。 (b). 不同源漏电压下(100, 50, 20V)下器件的转移特性曲线(Ids-Vg)，表现出了约为106的电流开关比和约为65mVdec-1近乎完美的亚阀值摆幅（S因子） (c). 不哃偏压下的场效应迁移率(μapp)，其中μapp由dIds/dVg微分关系求得 (d). μapp和Ion/Ioff随沟道厚度的变化曲线，其中μapp通过转移特性曲线中的线性部分求得 (f). 不同Bi2Se沟噵厚度下，材料电阻率随温度的变化曲线 在该项研究中，研究人员通过CVD法实现了大尺寸层状Bi2Se单晶薄膜的生长这是保证其应用于微纳电孓器件的前提；以该材料为沟道的FETs电流开关比可高达到106，而之前基于石墨和过渡金属硫族化合物的FETs开关比仅为104其优异的亚阀值特性也接菦传统的金属氧化物半导体，同时还具有较高的载流子迁移率这些都是实现高速低能逻辑器件设计的关键；而Bi2Se薄膜中较长的平均自由程吔使其在霍尔测试中表现出了SDH量子震荡现象，并通过其霍尔迁移率与材料厚度的关系分析得出了表面和界面对电子散射的抑制作用的结果。Bi2Se材料的二维形貌、优异电学性能、化学稳定性和较低的制备难度都使其可以应用于新一代逻辑器件和柔性电子器件 |
