二维磷烯、二维砷烯、二维锑烯、二维铋烯作为一类二维单质材料，以其独特的结构和优异的电子性能引起了科学界的广泛关注，而将单质晶体调整为双元素晶体能够保持其独特结构的优势，调节其性能，并进一步扩展其多功能应用。

近日，南京理工大学的曾海波教授课题组和深圳大学的张晗教授课题组合作综述了二维第五主族二元材料研究现状和未来前景，介绍了它们的各种有趣的电子性质，包括能带结构、载流子迁移率、拉什巴效应和拓扑状态，重点说明了它们在制备方法和潜在应用方面的进展，最后详细介绍了二维第五主族二元材料未来发展的机遇和挑战。
Shiying Guo, Yupeng Zhang,Yanqi Ge, Shengli Zhang, Haibo Zeng, Han Zhang. 2D V-V Binary Materials: Statusand Challenges. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201902352
https://doi.org/10.1002/adma.201902352

锑烯(Antimonene)是一种具有基本带隙和理想稳定性的新型半导体，最近已经通过实验实现。然而，晶圆级单晶锑烯的外延生长仍然是一项艰巨的挑战。南京理工大学曾海波等人选择Cu（111）和Cu（110）作为基底，通过分子束外延（MBE）制造高质量的单晶锑烯。表面合金在Sb沉积和后退火后在两个基底上自发形成，这两个基底显示出具有不同晶格常数的三重和双重对称性。增加覆盖率产生了两种原子类型的锑烯的外延生长，两者都呈现六方晶格但具有显著的晶格常数差异。研究结果还揭示了应变诱导的可调带隙致，在不同基底上外延生长锑烯的电子性质可以通过基底诱导的应变和应力来调节。

Niu, T., Zhou, W., Zhou, D., Hu, X., Zhang,S., Zhang, K., Zhou, M., Fuchs, H., Zeng, H. Modulating Epitaxial Atomic Structure of Antimonene through Interface Design. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201902606

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902606

近日，国家自然科学基金委员会正式公布了2017年度国家杰出青年科学基金资助名单。经过通讯评议、现场答辩、网上公示和评审委员会评定等多个环节，我校曾海波教授申报的“新型显示发光半导体与发光器件”项目获得资助，成为我校在信息学部“信息功能材料与器件”领域的第一位“杰青”。


国家杰出青年科学基金项目设立于1994年，该基金对已取得突出成绩的45周岁以下的青年学者进行资助，支持自主选择研究方向开展创新研究，旨在促进青年科学技术人才的成长、吸引海外人才，培养造就一批进入世界科技前沿的优秀学术带头人。目前“杰青”获得者大多成为各自领域内的权威专家和学术带头人，并逐步发展成为我国科学事业发展的领军人物。


我校长期致力于高层次人才队伍与高精尖创新平台的建设，近年来实施的“紫金学者”、“紫金之星”青年教授、学科实验室等已成为南京理工大学特色。曾海波教授2013年受聘我校“紫金学者”，并创建了纳米光电材料研究所，逐步建立健全“信息显示材料学”前沿交叉创新团队。该团队已拥有国家杰青、##计划、万人计划、长江学者、紫金学者和“紫金之星”青年教授等一批高层次人才；承担国家重点基础研究发展计划(973)课题、国家重点研发计划课题等一批国家重要项目，研究成果为国际同行所瞩目。2016年获批“新型显示材料与器件”工信部重点实验室，已成为我校一流学科群建设中“目标探测与感知”方向的重要单元。本次曾海波教授获批“杰青”资助，标志我校基础研究人才队伍建设不断加强，为光电功能材料方向进一步发展打下较强的基础。


曾海波，国家杰出青年基金获得者，现任我校材料科学与工程学院副院长、教授、博士生导师、新型显示材料与器件工信部重点实验室主任。长期从事半导体量子点与钙钛矿发光显示研究，在Nature  Comm.、Adv.  Mater.等发表SCI论文200余篇，ESI高引论文35篇，SCI引用11000余次；2010年提出了氧化锌量子点蓝色发光缺陷态机制，已获引用1000余次；2015年发展了全无机钙钛矿红绿蓝LED，被同行在Science、Nature等评价为“first”、“developed”、“initiated”、“opened”。两年来单篇引用400余次，已成为新型显示领域中的前沿热点方向，获得了中国照明学会“LED首创奖”金奖。

根据Rec.2020国际标准对显示色调的精准要求，针对钙钛矿绿色发光的精准调控难题，南京理工大学光电显示与能源材料研究所，新型显示材料与器件工信部重点实验室曾海波教授团队在Advanced Functional Materials上在线发表了题为“Room-Temperature Ion-Exchange-Mediated Self-Assembly toward Formamidinium Perovskite Nanoplates with Finely Tunable, Ultrapure Green Emissions for Achieving Rec. 2020 Displays”的文章，报道了室温离子交换组装法，实现了FAPbBr3纳米片绿色发光在Rec.2020国际标准要求的525-535nm波段的精细调控，实现了“最绿”的高效纯色发光，对超高清显示应用有一定意义。

在这个工作中，作者提出了一种离子交换诱导二维钙钛矿自组装的合成机理。首先通过反溶剂辅助再沉淀的方式合成Ruddlesden-Popper型二维钙钛矿。由于这种二维钙钛矿本身具有二维层状结构，所以在再沉淀过程中不需要额外的调控就能自发实现各向异性生长，从而获得Ruddlesden-Popper型二维钙钛矿纳米片。这些纳米片充当模板，随后通过一个可控阳离子交换反应将模板中的有机大离子取代成甲脒离子。与有机大离子不同的是，甲脒离子对应于一个理想的钙钛矿结构容忍因子，所以能将模板中原本被有机大离子分隔的[PbBr6]八面体单层沿垂直方向组装成纯相FAPbBr3纳米片。

重要的是，由于甲脒和有机大分子之间的尺寸差异，这种离子交换诱导自组装过程会造成一个大约6倍的较大的c轴收缩，原则上可以将纳米片厚度调控的精度提高6倍，从而实现更加精准的绿色发光调控。所以，虽然通过再沉淀合成的二维钙钛矿模板具有一定的厚度分布，转换成FAPbBr3纳米片之后该厚度分布会急剧缩小，从而抑制FAPbBr3纳米片发光光谱的尺寸宽化，既能提高发光纯度（半高宽），又能更加精准调控色调（峰位）。

通过简单调控二维钙钛矿模板的前驱体浓度，就可以有效调节二维钙钛矿模板的平均厚度。前驱体浓度越小，再沉淀的过程中形核点越少，相应的模板纳米片的尺寸和厚度也会越大；前驱体的浓度越大，再沉淀的过程中形核点越多，相应的模板纳米片的尺寸和厚度越小。又通过上述厚度窄化现象，二维钙钛矿模板的厚度变化传递到FAPbBr3纳米片时会减弱，从而实现FAPbBr3纳米片光谱的精细调控。通过在一个较大的范围内简单调节二维钙钛矿模板的前驱体浓度，可以最终实现FAPbBr3产物的荧光峰在525nm-535nm目标窗口内的精细调控，同时实现半高宽小于25nm以及高达85%的荧光效率。

将FAPbBr3纳米片应用于背光显示后，作者实现了（0.170, 0.757）的最优绿光色坐标，该色坐标覆盖了接近95%的Rec.2020绿光色域，是目前钙钛矿领域内最“绿”的背光型发光。该工作可能会推动基于钙钛矿纳米晶的低成本、广色域背光LED的产业化应用。

二硫化钛纳米片的非线性光学研究及超快光子学的应用

当今，在石墨烯的推动下，二维材料的层状结构特征，使其在光电子技术方面成为具有无限应用价值的材料。然而，石墨烯吸收系数较弱，满足不了一些需要较强的光-物质相互作用方面的需求。另一方面，TiS2作为一种典型的过渡金属硫化物，具有优异的导电性和稳定性，已被广泛应用于电池电极，光热治疗和光电探测器等。对于层状二维材料TiS2非线性光学的研究报道较少。

深圳大学张晗教授团队与南京理工大学曾海波教授团队合作，在少层TiS2纳米片的超快光子学方面的研究取得重要进展。研究人员通过胶体化学方法制备了具有均匀形态、小尺寸分布的少层二硫化钛纳米片。 经过飞秒激光Z扫描系统测试，发现二硫化钛纳米片具有从400nm到1930nm的宽带非线性光学响应。尽管与石墨烯同为零带隙结构的二维材料，实验表明，当层数约为10层时，二硫化钛在通信波段处具有比石墨烯（6.2％）更高的调制深度（18％）。并且实验测得的饱和强度为（9.91±0.32）MW/cm2，也高于石墨烯0.61 MW/cm2的强度。为了进一步验证其特性及推广二维材料的应用领域，研究人员设计了两种形式的二硫化钛纳米片非线性光子学器件，即带尾纤的可饱和吸收体结构和微纳光纤复合结构。根据实验需求，将前者应用于超短脉冲锁模光纤激光器中，实现了中心波长为1569.5 nm，1.04 ps脉宽的优质锁模脉冲序列的稳定输出。后者则创造性的，利用同样的吸收机理，实现了脉冲传输过程中噪声抑制效果，即全光阈值。实验证明，基于少层的二硫化钛纳米片的全光阈值器件可以将脉冲的信噪比由1.9 dB提升至10.68 dB，并保持80分钟内稳定工作。研究结果表明，二硫化钛具有优越的超快光子学特性。

该项工作已作为正封面论文发表于Advanced Optical Materials（DOI：10.1002/adom.201701166）上。