近日，国际顶级期刊Science Advances与Nature Communications分别发表了西北工业大学关于非硅基材料纳米电子器件方面的最新研究成果，西北工业大学材料学院李铁虎教授与国家纳米科学中心鄢勇研究员共同指导的博士研究生赵星为两篇文章的第一或共同第一作者。

二极管是最“古老”、最简单、最常用的一种电子元器件，广泛地应用于微电子、能源、射频以及光学等领域。现阶段二极管通常采用硅、锗等无机半导体材料构建。然而，传统的硅基材料组成单一，难以实现多种功能的集成；缺乏柔性，难以集成到柔性基底上。因此，鉴于电子元器件多功能化的需求与应用电子技术的发展趋势，非硅基材料越来越受到研究人员的关注。

在长期研究的积累上，赵星博士所在研究团队将目光聚焦到无带隙的非半导体材料金属纳米颗粒体系中，通过器件结构的创新，实现了金属纳米颗粒二极管的构建。即采用碳纳米管/石墨烯复合薄膜与金薄膜作为不对称电极对，带电金纳米颗粒作为活性层，利用两个电极特征电容值的差别，创造偏压下的不对称电荷分布，从而实现整流效应。同时，研究团队将其集成到矿石收音机的检波电路中，基于自制的发射、传送装置，实现了音频信号的解调。相关成果以“Switchable counterion gradients around charged metallic nanoparticles enable reception of radio waves”为题发表在近期的《科学进展》（Science Advances，2018, 4, eaau3546）上。

随后，同样是在无带隙的石墨烯二维材料上，通过石墨烯的功能化实现二极管的构筑。该二极管的设计受到了传统半导体pn结的启发，将两层带有相反电荷的功能化的氧化石墨烯薄膜面对面接触，可迁移的对离子在熵驱动下由于浓度梯度相互扩散，从而在界面处建立内建电场，调控电子的不对称输运。同时，该石墨烯二极管采用了高导电率的单壁碳纳米管作为电极，实现了全碳材料pn二极管的构筑。另外，该二极管具有一定的透光性，可以集成实现逻辑输出，并且可以制备在柔性基底上等优点，相关成果以“All carbon materials pn diode”为题发表在近期的《自然：通讯》（Nature Commun., 2018, 9, 3750）上。

这些工作为新型电子器件的设计、开发以及电子器件的多功能化提供了一些思路，也丰富了电子器件材料的可选择性。

以上工作得到了国家自然科学基金和中国科学院经费的支持。

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