天津大学材料学院封伟

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天津大学材料学院封伟教授在分析动态共价键形成机理的基础上，利用苯基溴化硒与氮掺杂石墨烯（NG）薄膜反应，形成硒氮动态共价键（Se-N），利用Se-N的温度响应性实现了石墨烯的可逆性修饰。研究显示，与石墨型氮原子相比，苯基溴化硒倾向于选择性地与NG表面的吡咯型和吡啶型氮原子发生反应，形成Se-N动态共价键。Se-N动态共价键表现出明显的温度响应性，当温度提升到60 ℃，Se–N键发生断裂，随着温度进一步升高，这种断裂效应更加明显，当温度达到130 ℃，Se-N全部消失，整个薄膜恢复到NG状态，从而实现了可逆修饰。

  利用Se-NG薄膜制备场效应晶体管的电性能显示出明显的温度依赖性。室温下Se-NG薄膜由修饰前的n型掺杂（NG）转变为p型，其电子和空穴迁移率分别由97.6 cm2 V-1 s-1，229.4 cm2 V-1 s-1转变为3.1 cm2 V-1 s-1，150.4 cm2 V-1 s-1；在60 - 120 ℃分别处理15 min，随着温度升高，Se-N共价键逐渐发生断裂，导致薄膜的电性能逐渐接近于NG；最终在130 ℃下处理Se-NG薄膜后，其导电类型、电子迁移率、空穴迁移率恢复到初始的NG的状态。结果表明动态共价键选择修饰可以实现NG电子结构的可逆调控。

  具有可逆调控功能的Se-NG薄膜首次实现了对石墨烯电子结构的可逆调控。该材料有望成为未来智能响应光电子器件的核心材料。相关研究成果近期以“Reversible Modification of Nitrogen–Doped Graphene Based on Se?N Dynamic Covalent Bonds for Field–Effect Transistors”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊（DOI: 10.1021/acsami.9b02989）上，第一作者为硕士研究生郑楠楠，通讯作者为天津大学封伟教授和冯奕钰教授。

  全文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.9b02989