金属氧化物的双极性掺杂对扩大电子设备中半导体氧化物的功能至关重要。然而,由于氧化物晶格中特定缺陷的固有稳定性,大多数金属氧化物显示出对单一掺杂极性的强烈偏好。近日,普渡大学Christina W. Li等研究发现,钴和镍层状金属氢氧化物纳米材料,其无水岩盐形式是本征的p掺杂,可以通过使用n-BuLi作为强电子给体进行n掺杂。
本文要点:
1)通过调节还原剂的浓度,可以最多将每个Co 0.28个电子和每个Ni 0.14个电子的电子数量范围注入二维层,而不会发生结构塌陷。X射线表征研究表明,氢氧化物空位的形成,Li+的吸附和不同程度的电子离域是注入的电子稳定的原因。
2)实验表明,相对于未掺杂的M(OH)2,掺杂电子可引起电导率增加4-6个数量级。
该工作表明,对层状金属氢氧化物进行化学电子掺杂,而不是对其相应的三维金属氧化物进行掺杂,可能是提高本征p型化合物载流子浓度和对其进行n掺杂的稳定性的一般策略。
Eve Y. Martinez, et al. Reversible Electron Doping of Layered Metal Hydroxide Nanoplates (M = Co, Ni) Using n-Butyllithium. Nano Lett., 2020
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c03092