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Spontaneous Formation of a ZnO Monolayer by the Redox Reaction of Zn on Graphene Oxide
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-11-18 , DOI: 10.1021/acsami.0c18291 Seungwoo Son 1, 2 , Yeonchoo Cho 3 , Hyo-Ki Hong 1 , Jongyeong Lee 1, 2 , Jung Hwa Kim 1, 2 , Kangsik Kim 1 , Yeongdong Lee 1, 2 , Aram Yoon 1, 2 , Hyeon-Jin Shin 3 , Zonghoon Lee 1, 2
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-11-18 , DOI: 10.1021/acsami.0c18291 Seungwoo Son 1, 2 , Yeonchoo Cho 3 , Hyo-Ki Hong 1 , Jongyeong Lee 1, 2 , Jung Hwa Kim 1, 2 , Kangsik Kim 1 , Yeongdong Lee 1, 2 , Aram Yoon 1, 2 , Hyeon-Jin Shin 3 , Zonghoon Lee 1, 2
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Graphene-based two-dimensional heterostructures are of substantial interest both for fundamental studies and their various potential applications. Particularly interesting are atomically thin semiconducting oxides on graphene, which uniquely combine a wide band gap and optical transparency. Here, we report the atomic-scale investigation of a novel self-formation of a ZnO monolayer from the Zn metal on a graphene oxide substrate. The spontaneous oxidation of the ultrathin Zn metal occurs by a reaction with oxygen supplied from the graphene oxide substrate, and graphene oxide is deoxygenated by a transfer of oxygen from O-containing functional groups to the zinc metal. The ZnO monolayer formed by this spontaneous redox reaction shows a graphene-like structure and a band gap of about 4 eV. This study demonstrates a unique and straightforward synthetic route to atomically thin two-dimensional heterostructures made from a two-dimensional metal oxide and graphene, formed by the spontaneous redox reaction of a very thin metal layer directly deposited on graphene oxide.
中文翻译:
氧化石墨烯上 Zn 的氧化还原反应自发形成 ZnO 单层
基于石墨烯的二维异质结构对于基础研究及其各种潜在应用都具有重大意义。特别有趣的是石墨烯上的原子薄半导体氧化物,它独特地结合了宽带隙和光学透明度。在这里,我们报告了在氧化石墨烯基底上由 Zn 金属自形成 ZnO 单层的新型原子尺度研究。超薄锌金属的自发氧化通过与氧化石墨烯基材提供的氧反应而发生,并且氧化石墨烯通过氧从含O官能团转移到锌金属而脱氧。通过这种自发氧化还原反应形成的 ZnO 单层显示出类石墨烯结构和约 4 eV 的带隙。这项研究展示了一种独特而直接的合成路线,由二维金属氧化物和石墨烯制成原子级薄的二维异质结构,该异质结构是通过直接沉积在氧化石墨烯上的非常薄的金属层的自发氧化还原反应形成的。
更新日期:2020-12-02
中文翻译:
氧化石墨烯上 Zn 的氧化还原反应自发形成 ZnO 单层
基于石墨烯的二维异质结构对于基础研究及其各种潜在应用都具有重大意义。特别有趣的是石墨烯上的原子薄半导体氧化物,它独特地结合了宽带隙和光学透明度。在这里,我们报告了在氧化石墨烯基底上由 Zn 金属自形成 ZnO 单层的新型原子尺度研究。超薄锌金属的自发氧化通过与氧化石墨烯基材提供的氧反应而发生,并且氧化石墨烯通过氧从含O官能团转移到锌金属而脱氧。通过这种自发氧化还原反应形成的 ZnO 单层显示出类石墨烯结构和约 4 eV 的带隙。这项研究展示了一种独特而直接的合成路线,由二维金属氧化物和石墨烯制成原子级薄的二维异质结构,该异质结构是通过直接沉积在氧化石墨烯上的非常薄的金属层的自发氧化还原反应形成的。