日渐丰富的材料种类与可构筑范德华异质结的特点，为二维材料在功能化微纳器件领域的应用奠定基础。然而目前半导体二维材料种类不多，通过界面能带工程灵活调控二维材料的光电性质仍是一项艰难的挑战。作为二维半导体材料，过渡金属硫化物（TMDs）因具有在可见光附近的光学带隙与易调控光电性能，受到科研工作者的关注。但大量的理论和实验结果证明，TMD/TMD异质结多为Type-II型异质结，虽然黑磷与TMD材料可以形成不同类型异质结，但黑磷能带较窄，对TMD大多起到发光淬灭的作用。而开发新的二维半导体材料，灵活运用能带工程，对实现高效稳定的微纳光电器件具有重大意义。

有鉴于此，南京工业大学王琳教授课题组用溶液法合成了原子级厚度的高质量碘化铅（PbI₂）纳米片，并将其与TMDs二维材料结合起来构建异质结，利用异质结界面间的能级排列，系统的研究了PbI₂对不同TMDs材料光学性质的影响。结果显示原本能级结构相似的TMDs材料，在与PbI₂构建异质结后，表现出了迥异的光学性质。理论与实验分析证明，MoS₂与PbI₂之间的能级排列属于跨立型（Type-I）半导体异质结，即PbI₂中的激发态能量向MoS₂层传递，使MoS₂发光增强，而WS₂和WSe₂分别与PbI₂之间形成了错开型（Type-II）半导体异质结，即WS(Se)₂中的电子流向PbI₂层，电子-空穴对密度减少，引起发光淬灭。这表明超薄PbI₂可以通过界面能带工程，与其他二维材料构筑不同类型的异质结，从而可以极大地拓宽了功能型材料的选择范围，促进新型微纳光电器件研发与应用进程。

图1. 碘化铅纳米片的制备与性质

图2. MoS₂/PbI₂异质结的制备与光学性质

图3. MoS₂/PbI₂异质结的能带分析

图4. WS(Se)₂/PbI₂异质结

参考文献：

Yan Sun, Zishu Zhou, Zhen Huang, Lin Wang, Wei Huang et al. Band Structure Engineering of Interfacial Semiconductors Based on Atomically Thin Lead Iodide Crystals. Advanced materials 2019.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201806562