2021年1月11日
发表在先进材料亚博网站下载来自中国科学技术大学合肥微尺度物理科学国家实验室的研究人员，利用电子-质子共掺杂策略，发明了一种新型的类金属半导体材料，具有亚博老虎机网登录优异的电浆子共振性能。这种材料达到类似金属的超高自由载流子浓度，导致强大和可调谐的等离子体场。
等离子体材料广泛应用亚博网站下载于显微、传感、光学计算和光伏等领域。最常见的电浆子材料是金和银。亚博网站下载其他一些材料也显示出类亚博网站下载似金属的光学特性，但只是在有限的波长范围内表现较差。
近年来，人们在寻找除贵金属外的高性能等离子体材料方面做了大量的工作。亚博网站下载金属氧化物半导体材料具有丰富的光、电、热、磁等可调谐亚博网站下载特性。氢化处理可以有效地修饰它们的电子结构，达到丰富和可调谐的等离子体效应。金属氧化物材料中自由载流子的浓度本来就很低，如何大幅度提高是一个挑战。亚博网站下载
研究人员通过理论计算提出了一种电子-质子共掺杂策略。他们在温和的条件下通过简化的金属酸处理将半导体材料MoO3氢化，实现了可控的绝缘体到金属的相转变，显著增加了金属氧化物材料中自由载流子的浓度。
氢化MoO3材料中的自由电子浓度与贵金属相当。这一特性使得材料从近红外区域向可见光区域移动时产生等离子体共振响应。材料的等离子体共振响应具有较强的增益和可调节性。
利用超快光谱表征和第一性原理模拟，研究人员揭示了氢掺杂HxMoO3中的准金属能带结构及其等离子体响应的动力学特征。
为了验证他们的修饰，他们在材料上进行了罗丹明6G分子的表面增强拉曼光谱(SERS)。结果表明，SERS增强因子高达1.1 × 107检测限低至1 × 10－9mol / L。
本研究提出了一种提高非金属半导体材料体系中自由载流子浓度的总体策略，不仅实现了成本低、等离子体效应强、可调谐的准金属相材料，同时也大大拓宽了半导体材料的物理化学性质的可变范围。亚博网站下载为新型金属氧化物功能材料的设计提供了独特的思路和指导。亚博网站下载
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