Cs3Cu2I5 中双功能氨基酸的烷基链工程实现优异的光电性能
无铅的 Cs3Cu2I5 钙钛矿具有低维结构和自捕获激子发射的特点，在可持续光电子学方面具有重要的前景。虽然机械球磨有环境友好和可扩展的优势，但合成 Cs3Cu2I5 的光电性能往往受到铣削过程中引起的晶格畸变、表面缺陷和颗粒团聚的限制。为了克服这些挑战，通过理论计算和实验验证相结合的方法，提出一种基于氨基酸的烷基链工程钝化策略。密度泛函理论表明，多功能氨基酸和烷基链协同钝化了 Cs3Cu2I5 表面缺乏配位的 Cu+ 和易于产生深层次缺陷的碘空位。有趣的是，延长的烷基链显著增强了改性效果。随后的实验和计算进一步证实，较长的烷基链通过氢键网络、位阻和内部电场与多个官能团相互作用，有效增强了光致发光、延长载流子寿命、抑制聚集、提高晶粒致密性。值得强调的是，5 – AVA 修饰的 Cs3Cu2I5 获得 75.6% 的 PLQY（增强 56.8%），延长了 12.6% 的载流子寿命，并显著增强紫外区光响应。此外，用这种分子工程绿色钙钛矿制作的光电探测器在 PDRC 和开关比方面分别提高了近 4 倍和 171%。这种理论指导的烷基链工程分子协同多官能团钝化策略为绿色合成光电性能优越、环保无铅的铜基钙钛矿建立了强大的框架。（Journal of Materials Chemistry C, 2025, 46: 23134-23148. DOI:10.1039/D5TC02973B）
单层 1T’ ZrCl2 中的铁弹性相变调制电子传输和光电特性
单层 1T’ ZrCl2 具有独特的铁弹性行为，具有三种结构不同的变体（O1、O2、O3），为下一代纳米电子和光电子器件提供了潜力。本文研究了 O1 和 O3 变体的电子输运和光电子性质，其中 O3 由于其结构对称而成为 O2 和 O3 的代表。第一性原理计算和非平衡格林函数分析表明，O1 变异体具有优异的电子特性，包括高电子迁移率（1.44 × 104 cm2/V·s）和大电流开关比（106），而 O3 变异体在两个晶体学方向上都表现出高导电性。光电性能方面，O1 变体具有较强的各向异性，最大光电流密度为 6.57 μA/mm2，光响应率为 0.37 A/W，沿 a 方向的外量子效率为 41.08%，优于许多二维材料，而沿 b 方向的响应可以忽略不计。相比之下，O3 变体表现出更平衡的光响应，在两个方向上具有相当的性能。这些发现为铁弹性二维材料的结构-性能关系提供了见解，并为开发基于相变的多功能器件铺平了道路，这些器件可用于信息处理、能量转换和传感。（Physical Chemistry Chemical Physics, 2024, 3: 1648-1660. DOI:10.1039/D4CP04315D）
二维 Si2Te2 单层及 Si2Te2/Sb2Te3 异质结：有前景的红外光电探测器材料
近年来，基于硅的二维材料（如 Si2Te2 单层和 Si2Te2/Sb2Te3 范德华（vdW）异质结）的实验实现，因其具有窄带隙特性而被广泛应用于光电设备中，这对红外（IR）光谱范围至关重要。本文基于密度泛函理论计算和非平衡格林函数模拟，系统研究了 Si2Te2 单层及 Si2Te2/Sb2Te3 vdW 异质结的光电性能，揭示 Si2Te2/Sb2Te3 vdW 异质结的堆叠构型、化学键合特征及电子结构。此外，p-i-n 结的模拟结果表明，Si2Te2 单层在中红外区域实现了高达 0.64 A W-1 的最大光响应率，同时保持良好的光电流密度。值得注意的是，基于 Si2Te2/Sb2Te3 vdW 异质结的 p-i-n 结在近红外区域达到了显著的最高光电流密度 27.33 A m-2 和 1.24 A W-1 的光响应率。这项工作有望为利用基于 Si2Te2 的二维材料设计高性能红外光电探测器提供宝贵的见解。（Journal of Materials Chemistry C, 2025, 30: 15372-15383. DOI:10.1039/D5TC01609F）
二维 Bi2O2S 中的线缺陷强红外区域光电流
二维 Bi2O2S 是近年来实验合成的一种离子层状材料，本研究结合密度泛函理论和非平衡格林函数方法，研究了二维 Bi2O2S 中吸附型、空位型、反位型和交换型线缺陷的结构、电子和光电性质。结果表明，吸附型线缺陷能增强二维 Bi2O2S 的热力学稳定性，而空位型和交换型线缺陷则会削弱其热力学稳定性。然而，反位型线缺陷具有复杂的热力学行为。线缺陷通常会对二维 Bi2O2S 的空穴有效质量产生巨大影响，并观察到线缺陷诱导的金属化现象或可调带隙。此外，线缺陷在可见光区具有丰富的光电子特性，在紫外区则抑制光电流。特别的是，在红外区域发现了增强的光电流。（Journal of Materials Chemistry C, 2024, 8: 2803-2813. DOI:10.1039/D3TC04032A.）
Janus MoXYCl (X = S, Se, Te; Y = N, P, As)单层：有前途的二维材料家族用于高性能 p-i-n 光电探测器和自旋电子应用的
二维 p-i-n 同质结的发展为未来的电子和光电子器件提供了广阔的前景。本文介绍了一个新的 Janus 单层家族，MoXYCl（X = S, Se, Te; Y = N, P, As），并研究它们作为 p-i-n 光电探测器的潜力。利用第一性原理计算分析电子、自旋电子、输运和光学性质，稳定性通过声子谱、AIMD 模拟和内聚能计算得到证实。除 MoSAsCl、MoSeNCl 和 MoTeNCl 外，大多数单层在 k 点处都有直接带隙，其 HSE 计算值在 1.16 ~ 2.02 eV （PBE: 0.80 ~ 1.66 eV）之间。自旋轨道耦合引起了显著的 Zeeman 和 Rashba 自旋分裂，其中 MoSePCl 显示出最高的 Rashba 系数（1.143 eV·Å），突出了自旋电子势。迁移率计算显示出较大的电子-空穴差异，MoSeNCl 具有最高的空穴迁移率（6113 cm2 V−1 s−1），MoSPCl 具有最高的电子迁移率（334.37 cm2 V−1 s−1）。所有的 MoXYCl 单层在可见光谱中都表现出较高的吸收系数（≥ 105 cm−1），而 Y = P 或 As 的单层在红外区表现出大量的吸收。基于 MoXYCl 的 p-i-n 光电探测器在可见光和近红外区域实现高光电流（高达 25 A m−2）和光响应性（高达 0.8 A W−1）。增加沟道长度可以提高光电流密度和光响应率，在 1.16 eV（3 eV）光子能量下，光电流密度达到 18.9 A m−2 和光响应率为 1 A W−1（33.3 A m−2 和光响应率为 0.7 A W−1）。这些结果强调了 MoXYCl 单层材料在光电和光电探测器方面的应用潜力。（Nanoscale, 2025, 28: 16748-16766. DOI:10.1039/D5NR00982K.）