近几年,二维材料由于良好的物理和化学性质,在基础研究和电子器件等领域得到广泛关注和研究。然而,在二维材料的合成过程中,因为温度波动,反应前驱体浓度波动,产物相变等因素,常常会发生产物多相共存的现象。这些不同的相结构导致产物存在不同的性质,不仅不利于基础物化性质的研究,而且严重阻碍其实际应用。所以,研究反应条件对反应产物的关系对于避免生成混合相十分重要。随着信息时代的发展,半导体成为电子技术发展的重要材料,窄带隙半导体则是发展红外探测的关键。理论研究发现PdS2具有PdSe2类似的层状结构,PdS2可能具有与PdSe2相同甚至更优的性质,比如窄带隙结构,红外响应,高载流子迁移率等,但是目前有关PdS2的研究很少。同时,Pd与S组成的化合物的种类很多,PdS,PdS2,PdS3,Pd4S,Pd3S,Pd16S7,这些化合物在合成过程中常常会存在多相共存的现象,对实际应用存在不良影响。所以,通过精确调节化学反应条件来合成明确化学式的硫化钯产物极其重要。Small最近发表了湖南大学段曦东教授和黎博副教授团队关于硫化钯薄膜的文章“Centimeter-Scale PdS2 Ultrathin Films with High Mobility
and Broadband Photoresponse”。该文章中发现通过调节反应中金属Pd膜的硫化温度,可以得到三种不用的硫化钯薄膜,当反应温度在450-550℃时可以得到均匀的厘米级别的PdS2薄膜。同时通过对反应中体系能量、吉布斯自由能变和动力学模拟确定不同硫化钯的硫化温度的关系。此外,该文章进一步研究了PdS2薄膜的物理性质:通过角分辨偏振拉曼光谱发现PdS2薄膜具有面内各向异性;通过电学测试发现PdS2具有弱的栅调控能力和高的载流子迁移率(10.4 cm2V-1s-1);该PdS2薄膜同时具有良好稳定性。最后,文章研究了PdS2薄膜光响应性能,结果表明:PdS2对450 nm到1550 nm的激光均可以响应,在1310 nm的近红外光响应度达到最佳。当1310激光强度达到6.25 mW/cm2时,响应度达到21.5 mA/W,探测率为1.4×108 J。上述研究工作得到了中国国家自然科学基金会(51872086, 51991340, 51991343, 62174051)、湖南省创新群体(2020JJ1001)、湖南省自然科学基金(2022JJ10022)、湖南省“湖湘青年英才”工程(2021RC3038)、重庆市自然科学基金(cstc2021jcyj-msxmX0126)、深圳市基础研究项目(JCYJ20210324142012035)和广东省基础与应用基础研究基金(2019A1515111198)支持。