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1、研究中心簡介

新材料與器件研究中心以華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、材料成形與模具技術(shù)全國重點實驗室為依托。中心現(xiàn)有教授10名、副教授1名、工程師1名、秘書1名、博士后4名、在讀博士生34名、在讀碩士生51名。

研究方向主要包括：

光電功能材料（二維光電半導(dǎo)體材料、二維無機(jī)分子晶體）

集成光電子器件（二維半導(dǎo)體芯片級制備與集成、柔性晶體管的構(gòu)筑與集成、柔性晶體管的構(gòu)筑與集成）

類腦神經(jīng)形態(tài)器件（神經(jīng)形態(tài)存儲計算器件、神經(jīng)形態(tài)存儲計算器件）

儲能材料與器件（電化學(xué)能源儲存材料與器）

發(fā)光材料與器件（低維發(fā)光材料和器件研）

電催化材料與器件（二維電催化材料）

實驗室成立以來發(fā)表論文400余篇，其中IF大于10的論文300余篇，24篇入選ESI高被引論文，36篇入選封面文章。

2、研究中心老師

3、研究進(jìn)展

（1）粉末材料的纖維化

李會巧教授團(tuán)隊提出了一種通用且溫和的粉末纖維化技術(shù)，利用二維纖維素納米片作為媒介，將各類粉末材料轉(zhuǎn)化為微/納米纖維。這種方法不僅為粉末顆粒賦予了力學(xué)性能，還成功保留了粉末自身的精細(xì)結(jié)構(gòu)和納米特性。

研究發(fā)現(xiàn)，自收縮力促使承載著粉末顆粒的纖維素片發(fā)生皺縮并卷曲成纖維，這種溫和的拓?fù)渥冃慰杀苊夥勰╊w粒的團(tuán)聚和原始納米精細(xì)結(jié)構(gòu)的損傷。該工作成功地將包括單質(zhì)、化合物、有機(jī)物和混合物等各類微納粉末轉(zhuǎn)變?yōu)?20余種均勻的微/納米纖維，體現(xiàn)出這種粉末纖維化成型技術(shù)強(qiáng)大的普適性和優(yōu)異的無損性。

這種將粉末狀材料轉(zhuǎn)化成纖維的高效且簡易的新型無損加工創(chuàng)新技術(shù)，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。將為醫(yī)療、環(huán)境、防護(hù)、催化、能源相關(guān)、航空航天、光電材料、食品工程和日用品制造等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生極其關(guān)鍵的影響。

（2）離子-電子耦合型二維材料

翟天佑教授和周興教授團(tuán)隊報道了離子-電子耦合型二維材料的普適性合成：開發(fā)了分離供源的氣相沉積法，實現(xiàn)了20種AMX2離子型二維材料的可控合成，并且這些材料表現(xiàn)出獨特的離子-電子耦合特性，如較高的離子電導(dǎo)率192.8mS/cm，室溫鐵電性，正負(fù)可調(diào)的光伏特性等。

由于AMX₂化合物成分、物相復(fù)雜，使得多種前驅(qū)體供給過程中容易發(fā)生預(yù)反應(yīng)從而生成二元相，阻礙三元物相的穩(wěn)定合成。本研究中通過分離供源的氣相沉積法抑制副反應(yīng)，實現(xiàn)了20中二維AMX₂的可控合成，其中有18種二維材料此前未被合成過。

20種二維AMX2納米片的普適性合成

（4）晶圓級范德華介電薄膜

利用無機(jī)分子晶體表面無懸掛鍵的結(jié)構(gòu)特點，通過熱蒸鍍方法實現(xiàn)了晶圓級范德華介電薄膜的可控制備。該方法與半導(dǎo)體制備工藝兼容，為高性能二維半導(dǎo)體器件的制備和規(guī)模化集成打開了全新的思路。

熱蒸鍍實現(xiàn)晶圓級范德華介電薄膜可控制備的示意圖。蒸鍍工藝高度可控，且與半導(dǎo)體制備工藝兼容，易于實現(xiàn)規(guī)�；�制備。

對比實驗中，單層MoS₂場效應(yīng)晶體管的遷移率從遷移率從26提高到了145cm²V^-1s^-1，轉(zhuǎn)移特性曲線的回滯則減小了一個數(shù)量級。蒸鍍的Sb₂O₃分子在二維材料表面可形成超薄的致密薄膜，將其作為MoS₂場效應(yīng)晶體管的頂柵介電層，可大幅提高柵極電容，晶體管展現(xiàn)出優(yōu)異的柵控性能，晶體管的操作電壓和功耗都得到明顯降低，為二維材料應(yīng)用于低功耗電子器件打下了基礎(chǔ)。

以范德華薄膜作為介電材料和二維半導(dǎo)體MoS₂作為溝道的場效應(yīng)晶體管的器件示意圖和器件照片以及雙柵調(diào)控下的場效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線。

4、近幾年涉及粉體材料的發(fā)明專利

一種超薄鋰箔材的加工回收方法以及產(chǎn)品，專利號ZL202210224380.1

一種鐵電負(fù)電容晶體管及其制備方法，專利號ZL202410638133.5

一種具有雙突變界面的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及制備方法，專利號：ZL202310406359.8

銅基納米材料及其制備方法和應(yīng)用、以及電催化工作電極，專利號：ZL202310334529.6

一種超薄鋰箔材的加工回收方法以及產(chǎn)品，專利號：ZL202210224380.1

熱載流子雙向分離型類p-i-n型二維異質(zhì)結(jié)及制備方法、器件，專利號：ZL2021116217051

一種二維ZnTe晶體材料及其制備方法和應(yīng)用，專利號：ZL2021115356112

一種非本征二維復(fù)合磁性材料、制備方法及應(yīng)用，專利號：ZL2021112699110

一種二維CuCrS₂晶體材料及其制備方法，專利號：ZL2021115355798

一種基于無機(jī)分子晶體的憶阻器件、制備方法及其應(yīng)用，專利號：ZL202110812068X

來源:華中科技大學(xué)新材料與器件研究中心

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

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