بناء مجالات كهربائية مدمجة باستخدام تقاطعات أشباه الموصلات وتقاطعات شوتكي المستندة إلى Mo–MXene/Mo–كبريتيدات المعادن للاستجابة الكهرومغناطيسية Constructing Built-In Electric Fields with Semiconductor Junctions and Schottky Junctions Based on Mo–MXene/Mo–Metal Sulfides for Electromagnetic Response

المجلة: Nano-Micro Letters، المجلد: 16، العدد: 1
DOI: https://doi.org/10.1007/s40820-024-01449-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38861114
تاريخ النشر: 2024-06-11

استشهد بـ
رسائل النانو والميكرو
(2024) 16:213
تاريخ الاستلام: 4 أبريل 2024
تم القبول: 18 مايو 2024
نُشر على الإنترنت: 11 يونيو 2024
© المؤلف(ون) 2024

بناء مجالات كهربائية مدمجة باستخدام تقاطعات أشباه الموصلات وتقاطعات شوتكي المستندة إلى Mo–MXene/Mo–كبريتيدات المعادن للاستجابة الكهرومغناطيسية

شياوجون زينغ شياو جيانغ يا نينغ يانفينغ قاو رينتشاو تشي

النقاط البارزة

  • تم تصميم مو-ميكسين/مو-كبريتيدات المعادن مع تقاطعات أشباه الموصلات وتقاطعات موت-شوتكي.
  • تُبنى المجالات الكهربائية المدمجة في الهياكل غير المتجانسة من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن، مما يعزز الاستقطاب العازل وتطابق المعاوقة.
  • أكدت حسابات نظرية الكثافة الوظيفية ومحاكاة مقطع الرادار العرضي القدرة الممتازة للهياكل غير المتجانسة على امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية.

الملخص

لقد ظهرت استكشافات الهياكل المتغايرة المتعددة المتغيرات كاستراتيجية محورية لتطوير مواد امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية عالية الأداء. ومع ذلك، فإن آلية الفقد في الهياكل المتغايرة التقليدية بسيطة نسبيًا، مستندة إلى الملاحظات التجريبية، وليست أحادية. في هذا العمل، قدمنا نظامًا جديدًا من الهياكل المتغايرة شبه الموصلات-شبه الموصلات-المعادن، Mo-MXene/Mo-كبريتيدات المعادن (المعدن=Sn، “، و Cu )، بما في ذلك تقاطعات أشباه الموصلات وتقاطعات موت-شوتكي. من خلال الجمع بمهارة بين هذه المكونات الوظيفية المتميزة (Mo-MXene، ، كبريتيدات المعادن)، يمكننا تصميم واجهة متعددة غير متجانسة بقدرات امتصاص متفوقة، وعرض نطاق امتصاص فعال واسع، وسماكة مطابقة رقيقة للغاية. إن إنشاء هياكل غير متجانسة من أشباه الموصلات-أشباه الموصلات-المعادن بنجاح يؤدي إلى وجود كهرباء مدمجةمجال يعزز نقل الإلكترونات، كما أكدته نظرية الكثافة الوظيفية، التي تتعاون مع آليات استقطاب عازلة متعددة لتضخيم امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية بشكل كبير. لقد قمنا بتفصيل تخليق ناجح لسلسلة من Mo-MXene/Mo-كبريتيدات المعادن التي تتميز بواجهات شبه موصلة وشبه موصلة-معادن. كانت الإنجازات أكثر وضوحًا في Mo-MXene/Mo-Sn كبريتيد، الذي حقق قيم فقدان انعكاس ملحوظة تبلغ -70.6 ديسيبل عند سمك مطابق يبلغ فقط 1.885 مم. تشير حسابات المقطع العرضي للرادار إلى أن هذه MXene/Mo-كبريتيدات المعادن لديها إمكانيات هائلة في تكنولوجيا التخفي العسكرية العملية. يمثل هذا العمل انحرافًا عن قيود تصميم المكونات التقليدية ويقدم مسارًا جديدًا لإنشاء مركبات متقدمة قائمة على MXene تتمتع بقدرات قوية على امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية.

الكلمات الرئيسية: هيكل هتروستركتور شبه موصل – شبه موصل – معدن؛ تقاطعات شبه موصل؛ تقاطعات موت-شوتكي؛ مجال كهربائي مدمج؛ امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية

1 المقدمة

في ضوء التقدم السريع في التكنولوجيا الإلكترونية في مجالات الاتصالات بتقنية 5G والتطبيقات العسكرية، تم تطوير مواد امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية (EMW) بشكل كبير، والتي تلعب دورًا محوريًا كمواد استجابة في مجال تكنولوجيا EMW. علاوة على ذلك، استجابةً للقلق المتزايد بشأن التلوث الكهرومغناطيسي، تم توجيه اهتمام متزايد نحو مواد امتصاص EMW الفعالة، مثل المواد القائمة على الكربون، والمركبات المعدنية، ومشتقات الإطارات العضوية المعدنية (MOF)، وMXene في الآونة الأخيرة. تم تصميم هذه المواد الممتصة مع تركيز كبير على تلبية معايير امتصاص EMW المميزة. تشمل هذه المعايير جوانب متنوعة بما في ذلك قدرات الامتصاص القوية، والقدرة على التكيف مع البيئات القاسية، وعرض نطاق الامتصاص الفعال الواسع (EAB). ومع ذلك، لا يزال السعي وراء مادة واحدة قادرة على تلبية جميع هذه المتطلبات مع تحقيق تطابق ممتاز في المعاوقة يمثل تحديًا كبيرًا. نتيجة لذلك، هناك ضرورة ملحة لدمج مواد متنوعة ذات خصائص تكاملية بشكل متآزر. لا تعالج هذه الدمج الاستراتيجي فقط متطلبات امتصاص EMW المحددة، بل تستفيد أيضًا من تآزر المكونات المختلفة لإنشاء حل فريد وفعال.
تتميز المواد ثنائية الأبعاد (2D) غالبًا بحالات إلكترونية فريدة، مثل تأثيرات المجال المحدود كميًا، وتأثيرات درع كولوم المخففة، وما إلى ذلك. كمثال على كبريتيدات المعادن الانتقالية ثنائية الأبعاد (TMDs)، يمتلك هيكلًا ثلاثي الطبقات يتكون من طبقات S-Mo-S. هذه البنية المميزة، التي تتميز بتكوين ذري ثلاثي الطبقات متراص مرتبط عبر قوى فان der Waals، تسهل نقل الشحنات بسرعة. برزت كمتنافس بارز في مجال امتصاص EMW، وذلك بفضل سهولة تصنيعها، وفعاليتها من حيث التكلفة، وخصائصها شبه الموصلة [14]. ومع ذلك، تمتص التحديات الكامنة المتعلقة بالموصلية الكهربائية غير الكافية ونقص المواقع الحادة، مما أدى إلى أداء فرط مثالي في امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية [15]. وقد تم إدراك أن إضافة مواد أخرى مثل الجرافين، وMXene، ومواد أشباه الموصلات إلى يمكن أن تعزز امتصاص EMW إلى حد ما [16، 17]. علاوة على ذلك، فإن إنشاء تقاطع غير متجانس بين شبه موصلين يعد أيضًا طريقًا واعدًا لتحسين قدرة الامتصاص [14]. وبالمثل، فإن كبريتيدات المعادن (المعدن=Sn، Fe، Mn،
، وقد حظيت المركبات مثل (Cu) باهتمام كبير كفئة من أشباه الموصلات التي يمكن استخدامها لبناء الوصلات غير المتجانسة. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن كبريتيدات المعادن عادةً ما تحتوي على فجوات نطاق ضيقة ( ) وتظهر خصائص امتصاص جيدة لموجات الكهرومغناطيسية عندما يتم دمجها مع أشباه الموصلات الأخرى [18-20]. بشكل عام، يجعل فجوة الطاقة الأكبر من الصعب على الإلكترونات أن تُثار من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل، مما يؤدي إلى انخفاض في الموصلية الكهربائية. على سبيل المثال، قام شينغ وزملاؤه بإنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد متعددة الطبقات المركبات ذات الوصلات غير المتجانسة من خلال عملية هيدروحرارية بسيطة. تؤدي هذه الوصلة غير المتجانسة إلى اتصالات أومية قريبة وتولد مجالًا كهربائيًا محليًا، مما يؤدي إلى تحسينات كبيرة في أداء الامتصاص [21]. استنادًا إلى الرؤى المستخلصة من هذه السوابق، نفكر في إنشاء وصلات غير متجانسة شبه موصلة من خلال دمج كبريتيدات المعادن في المصفوفة. تهدف هذه التكامل الاستراتيجي إلى توليد مجال كهربائي مدمج (BIEF) عند الواجهة، مما يعزز قدرة امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية (EMW) لمادة أشباه الموصلات.
كمادة ثنائية الأبعاد جديدة، حظيت MXene باهتمام كبير من حيث درع EMW وامتصاص EMW [22-25]. ومن الجدير بالذكر أن MXene تتمتع بتوصيلية معدنية وكثافة مرتفعة من حالات الإلكترون بالقرب من مستوى طاقة فيرمي، مما يجعلها مانحًا واعدًا للإلكترونات يمكن أن يساهم بشكل كبير في تحقيق BIEF عند الواجهة [26]. على سبيل المثال، أظهر تشين وآخرون إنشاء -هياكل مورت-شوتكي من نوع MXene، التي تتميز بوجود BIEF على الواجهة، من خلال النمو الهيدروحراري في خطوة واحدة على سطح MXene [27]. حقق تشوي وآخرون بناء تقاطعات شوتكي شبه الموصل/المعدن من خلال تحويل حواف MXene إلى أشباه الموصلات المادة [28]. تؤكد هذه النتائج أن MXene ذو الخصائص المعدنية يمكن استخدامه كعنصر رئيسي في تصنيع الوصلات الهجينة Mott-Schottky، حيث يعمل مع المواد شبه الموصلة لبناء وصلات هجينة متعددة الأبعاد وتوليد BIEFs على الواجهة.
تم اقتراح مفهوم BIEF في البداية من قبل مجتمع الفيزياء في عام 1999، ومنذ ذلك الحين تم تطبيقه في مجالات مثل تخزين الطاقة، والتحويل، والتحفيز الكهربائي، وبطاريات الزنك-هواء [29]. أساسًا، فإن إنشاء BIEF يعتمد على إعادة توزيع الشحنة الناتجة عن التدفق التلقائي للإلكترونات عند الواجهة. يمكن تحقيق ذلك من خلال الاتصال بين شبه موصلين لهما وظائف عمل مميزة أو من خلال تشكيل تقاطع موت-شوتكي من خلال تفاعل المعدن وشبه الموصل [29]. ومع ذلك،
لقد حدد الباحثون التحديات الكامنة المرتبطة بـ BIEF الناتج عن الاتصالات شبه الموصلة. على سبيل المثال، عند واجهة الوصلات شبه الموصلة، يحدث عادةً إعادة تركيب سريعة للإلكترونات والثقوب المتراكمة خلال فترة زمنية قصيرة، مما يؤثر على إنشاء BIEF الواجهات. لحسن الحظ، أظهرت التحقيقات أن الوصلات الهجينة من نوع موت-شوتكي التي تم إنشاؤها من خلال التفاعلات بين المعادن وشبه الموصلات يمكن أن تنتج BIEF واجهات أكثر قوة وتعزز بشكل كبير نقل الإلكترونات. من خلال هندسة الوصلات الهجينة، يمكن استغلال تأثير الاقتران التآزري بين واجهات مختلفة لتحسين الحالات الإلكترونية للمواد ثنائية الأبعاد والحصول على خصائص مميزة. لذلك، من الممكن تصميم وصلة هجينة متعددة الأبعاد بخصائص امتصاص EMW محسنة من خلال دمج مزايا الوصلات شبه الموصلة ووصلات موت-شوتكي. بالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي هذه الوصلة الهجينة الفريدة إلى حالات إلكترونية أكثر تعقيدًا من وصلة شبه موصلة واحدة ووصلة موت-شوتكي، مما يشكل عدة BIEF ويعدل قدرة نقل الإلكترونات لتحقيق قدرة مناسبة على فقدان العوازل. على الرغم من أن بعض الباحثين سعى إلى تعزيز أداء امتصاص EMW من خلال بناء الوصلات شبه الموصلة ووصلات موت-شوتكي، إلا أن الأدبيات نادرًا ما تتناول دمج كلا النوعين من الوصلات لزيادة فعالية امتصاص EMW في جهود البحث الجارية.
استنادًا إلى هذه الاعتبارات، قمنا بتصميم وتوليف مادة جديدة تتميز بهيكل هجين من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن. تحتوي هذه البنية المعقدة على تقاطعات هجين تآزرية تتكون من كل من تقاطعات أشباه الموصلات وتقاطعات موت-شوتكي. في هذه الهيكل الهجين، يؤدي الجمع الفني بين نوعين مختلفين من التقاطعات الهجينة إلى خلق مجال كهربائي بين السطوح مميز، مما ينظم نقل الإلكترونات بشكل مثالي وتوافق مناسب للممانعة. كان الهدف من هذا المسعى هو إنشاء نهج عالمي يلبي متطلبات كل من تقاطعات أشباه الموصلات وتقاطعات موت-شوتكي من خلال الاستفادة من مواد أشباه الموصلات المختلفة لتشكيل التقاطعات الهجينة المقابلة. ونتيجة لذلك، قمنا بنجاح بتصميم سلسلة من الهياكل الهجينة المتعددة من Mo-MXene التي تتميز بواجهات أشباه الموصلات-أشباه الموصلات وواجهات أشباه الموصلات-المعادن من خلال نهج هيدروحراري سهل. الأغشية النانوية وكبريتيدات المعادن (المعدن ، وCu) تم زراعتها فوق ركيزة Mo-MXene. نظرًا لكونها شبه موصلة
طبيعة وكبريتيدات المعادن (المعدن ، ، و Cu )، يظهر بينهما واجهة غير متجانسة شبه موصلة – شبه موصلة تتميز بخصائص تقاطع شبه الموصل. علاوة على ذلك، تظهر واجهة غير متجانسة شبه موصلة – معدنية تتميز بخصائص موت-شوتكي بين Mo-MXene ومواد شبه الموصلين. إن إنشاء هذه الواجهات المزدوجة يخلق عدة BIEFs التي تسرع من نقل الإلكترونات السريع، مما يعزز من قدرتها على فقدان العزل. في الوقت نفسه، يحفز المجال الكهرومغناطيسي المتذبذب استقطاب الواجهة، مما يمنح تكوينًا مشابهًا للمكثف يعزز من فقدان العزل ويعزز من قدرات امتصاص EMW القوية. ومن ثم، فإن Mo-MXene/Mo-sulfide المعدنية (المعدنية أنظمة (Zn و Cu) التي تتميز بواجهات هيترو بين أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن، تظهر أداءً ملحوظًا في امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية.

2 تجريبي

2.1 المواد الكيميائية

ماكس ( تم شراء (mesh) من شركة كاي شي لمواد السيراميك المحدودة. حمض الهيدروفلوريك ( ) ، رباعي هيدرات موليبدات الأمونيوم كلوريد القصدير خماسي الماء ( كلوريد الحديد سداسي الماء أسيتات المنغنيز رباعي الماء نترات الكوبالت سداسي الماء نيترات النيكل سداسي الهيدرات نترات الزنك سداسي الهيدرات ( نترات النحاس الثنائي ثلاثي الهيدرات ثيو يوريا وحامض الستريك أحادي الهيدرات ( تم شراءها من شركة سينوفارم للمواد الكيميائية المحدودة واستخدمت مباشرة دون مزيد من التنقية.

2.2 تحضير مو-ميكسان

تم تخليق MXene المعتمد على الموليبدينوم (Mo-MXene) باستخدام طريقة النقش المبلغ عنها سابقًا [33]. باختصار، 1 جرام من تم إدخاله في 30 مل من محلول HF المركز ) في حاوية تيفلون وتم التحريك مغناطيسياً عند لمدة 72 ساعة. بعد ذلك، المحلول
تمت عملية الطرد المركزي وتعرضت لعدة غسلات بالماء المقطر. أخيرًا، تم تجفيفها تحت الفراغ عند درجة حرارة لمدة 24 ساعة.

2.3 تحضير Mo-MXene/MoS

للبداية، 0.3322 جرام من و 0.6518 جرام من تم إدخالها في 20 مل من الماء المقطر وتم تحريكها لمدة 30 دقيقة. بعد ذلك، 75 ملغ من و 41.3 ملغ من تمت إضافة إلى المحلول وتم التحريك لمدة 30 دقيقة. أخيرًا، تم نقل المحلول المختلط إلى وعاء تيفلون سعة 50 مل وتم تعريضه لتفاعل هيدروحراري عند لمدة 18 ساعة. بعد التبريد، خضع لعدة غسلات بالماء المقطر والإيثانول، ثم تم تجفيفه في فرن تجفيف مفرغ. لمدة 24 ساعة.

2.4 تحضير مو-موكسين/مو-سن كبريتيد

في البداية، 0.3322 جرام من من ، و 0.6518 جرام من تمت إضافته إلى 20 مل من الماء المقطر وتم تحريكه لمدة 30 دقيقة. بعد ذلك، 75 ملغ من و 41.3 ملغ من تمت إضافة إلى المحلول وتم التحريك لمدة 30 دقيقة. أخيرًا، تم نقل المحلول المختلط إلى وعاء تيفلون سعة 50 مل وخضع لتفاعل هيدروحراري عند لمدة 18 ساعة. بعد التبريد، خضع لعدة غسلات بالماء المقطر والإيثانول، ثم تم تجفيفه في فرن تجفيف مفرغ عند لمدة 24 ساعة.

2.5 تحضير Mo-MXene/Mo-Mعدن الكبريتيدات، Mo-MXene/كبريتيدات المعادن، وكبريتيدات المعادن

طريقة التخليق لمركبات Mo-MXene/Mo-كبريتيدات المعادن (المعدن ، وكان Cu ) مشابهًا لعملية تحضير Mo-MXene/Mo-Sn sulfide، باستثناء أن تم استبداله بأملاح معدنية أخرى، مثل ، . وبالمثل، فإن عملية التحضير لـ كبريتيدات المعادن (المعدن ، و Cu ) تختلف فقط في أن لم يتم إضافته. للمقارنة، كبريتيد المعدن النقي (المعدن ، وتم تخليق (Cu) من أملاح المعادن والثيويوريا تحت نفس ظروف التفاعل الهيدروحراري.

2.6 توصيف المواد

تم تحليل الأطوار البلورية للعينات باستخدام مطياف حيود الأشعة السينية (XRD، D8-Advance، بروكير، ألمانيا) باستخدام مصدر الإشعاع تمت دراسة الميكروهيكل للعينات باستخدام مجهر المسح الإلكتروني بالانبعاث الميداني (FE-SEM، HITACHI SU8010، اليابان) ومجهر الإلكترون الناقل (TEM، JEM-2100F، اليابان). تم استخدام مطياف الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDS) لرسم الخرائط العنصرية للعينات. تم أخذ قياسات مطياف الأشعة السينية للأشعة الإلكترونية (XPS، Thermo escalade 250Xi) لتسجيل التركيب الكيميائي للعينات. تم قياس أطياف رامان بواسطة LabRAM HR800 (HORIBA) باستخدام طول موجي لتحفيز الليزر يبلغ 532 نانومتر. تم اختبار طيف الامتصاص الكهربائي (EIS) للعينة باستخدام محطة عمل كهربائية (CHI 760E، Shanghai Huachen Instrument Co. Ltd.، الصين).

2.7 قياس المعلمات الكهرومغناطيسية

الخصائص الكهرومغناطيسية لامتصاص الموجات الكهرومغناطيسية في نطاق التردد تم قياسها باستخدام محلل شبكة متجهة (Agilent E5071C) من خلال طريقة النقل المحورية. تم إنشاء حلقات ماصّة EMW عن طريق دمج العينات مع شمع البارافين، قبل أن يتم ضغطها في حلقة بقطر داخلي يبلغ 3.04 مم، وقطر خارجي يبلغ 7.00 مم، وسمك نسبة الكتلة للعينة إلى شمع البارافين كانت 7:3.
تم تحديد خصائص امتصاص EMW للمنتج من خلال خسارة الانعكاس ( القيم التي تتوافق مع افتراضات خط النقل. يمكن تقييم هذه القيم من خلال العلاقة بين السماحية المعقدة و النفاذية المعقدة .


أين و تمثل مقاومة الإدخال المميزة ومقاومة الفضاء الحر، على التوالي. يتم تمثيل السرعة والسماكة والتردد بواسطة ، و على التوالي.

2.8 قسم عرض الرادار ومحاكاة نظرية الكثافة الوظيفية

لتحقيق آلية امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية والتطبيق العملي لمركبات مو-ماكسين/مو-كبريتيدات المعادن (المعدن ، و Cu) بعمق، تم محاكاة المقطع العرضي للرادار (RCS) بواسطة برنامج تقنية المحاكاة الحاسوبية (CST) (انظر التفاصيل في المعلومات الداعمة).
لكشف المزيد عن كثافة الشحنة لممتصات الموجات الكهرومغناطيسية، تم إجراء حسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) (انظر التفاصيل في المعلومات الداعمة).

3 النتائج والمناقشة

3.1 التركيب والميكروهيكل

يتم توضيح المسار الاصطناعي لإنتاج هياكل Mo-MXene/ Mo-metal sulfides (المرحلة المختلطة شبه الموصل-شبه الموصل-المعدن) في الشكل 1. في البداية، يتم استخدام طبقة الألمنيوم من تم تآكل MAX باستخدام محلول HF لإنشاء MXene متعدد الطبقات قائم على الموليبدينوم. بعد ذلك، تم زراعته على السطح والطبقات الداخلية لمادة مو-ماكسين من خلال عملية تخليق هيدروحرارية بسيطة. في هذه العملية، عمل كـ -نوع أشباه الموصلات، مما يشكل تقاطعًا بين أشباه الموصلات والمعادن مع المرحلة المعدنية Mo-MXene. ومع ذلك، فإن التكوين الناجح لتقاطع أشباه الموصلات والمعادن
أدى إلى مشاكل في تطابق المقاومة بسبب الموصلية العالية لـ لزيادة قدرات امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية للمواد القائمة على MXene، قدمنا سبعة أيونات معدنية إضافية ، ، و ) كأشباه موصلات إضافية خلال العملية الهيدروحرارية. كانت هذه الإضافة تهدف إلى تحسين أداء امتصاص EMW. سهلت عملية التخليق الهيدروحرارية “ذات الوعاء الواحد” إنشاء كل من مراحل أشباه الموصلات وكبريتيدات المعادن (المعدن ، ومرحلة أشباه الموصلات Cu). أدى دمج هاتين المرحلتين من أشباه الموصلات مع المرحلة المعدنية Mo-MXene إلى تشكيل نوعين من الوصلات غير المتجانسة: وصلات غير متجانسة شبه موصلة-معدنية ووصلات غير متجانسة شبه موصلة-شبه موصلة. ساهمت هذه الوصلات غير المتجانسة بشكل تآزري في تعزيز خصائص امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية.
تظهر الشكل S1 صورة المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لمركب Mo-MXene/MoS2. من الواضح أن الطبقة الرقيقة جداً أغشية نانوية بسمك تنمو بشكل موحد على سطح Mo-MXene. بعد إضافة العنصر المعدني الثاني، يتكون Mo-MXene/Mo-metal sulfide (المعدن ، وتظهر بنية مختلفة قليلاً في هيكل Cu) ). على وجه التحديد، تُلاحظ هياكل صغيرة تشبه الزهور في “، وأنظمة Cu (الأشكال 1a1، f1، g1 و S2a، f، g). علاوة على ذلك، تظهر الجسيمات النانوية، والألواح النانوية، والألواح النانوية في أنظمة Mo-MXene/Mo-Fe sulfide، وMo-MXene/Mo-Co sulfide، وMo-MXene/Mo-Ni sulfide (الأشكال 1b1، d1، e1”.
الشكل 1 توضيح لعملية التخليق لمركبات Mo-MXene/Mo-metal sulfides
الشكل 1 صور SEM، الهيكل الذري، وصور رسم خرائط EDS لـ مو-ميكسيين/مو-كبريتيد القصدير مو-ميكسين/مو-حديد كبريتيد مو- MXene / مو- Mn كبريتيد، د مو- MXene / مو- Co كبريتيد، هـ مو- MXene / مو- Ni كبريتيد، ف مو- MXene / مو- Zn كبريتيد، و ج مو- MXene / مو- Cu كبريتيد
و S2b و d و e). بالإضافة إلى ذلك، توجد الألياف النانوية في Mo-MXene/ Mo-Mn sulfide (الشكل 1c1 و S2c). في الختام، بالمقارنة مع إن ظهور أشكال مختلفة مفيد لبناء هياكل غير متجانسة من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن. تهدف هذه الاستراتيجية المصممة إلى إنشاء واجهات غير متجانسة غنية لتعزيز الاستقطاب بين الواجهات.
كما هو موضح في الشكل S3، بالإضافة إلى التغيرات الشكلية، هناك أيضًا اختلافات كبيرة في تركيبات Mo-MXene/Mo-metal sulfides في نمط حيود الأشعة السينية (XRD). في جميع العينات، توجد قمم حيود ملحوظة تتوافق مع (PDF#37-1492)، [15]، و تم الكشف عن MXene [34].
تحقيق Mo-MXene/Mo-Sn الكبريتيد يظهر ظهور المرحلة (PDF#14-0619) (الأشكال 1a2 و S3a)، مما يشير إلى أن بعض الأيونات ترتبط بـ باستثناء . بالمثل، استبدال مع يؤدي إلى مراحل كبريتيد المقابلة، وهي (PDF#74-1051) و (PDF#76-2308)، جنبًا إلى جنب مع المراحل الأخرى الموجودة في الهيكل غير المتجانس (الأشكال 1b2 و S3b). عند إدخال مجموعة متنوعة من أيونات المعادن الأخرى ( ، ، و ) إلى نظام التفاعل، تتفاعل بعض أيونات الكبريت مع أيونات المعادن المعنية لتكوين كبريتيدات المعادن. تشمل هذه الكبريتيدات على وجه الخصوص MnS (PDF#882223)، CoS (PDF#75-0605)، (PDF#76-1813)، ZnS (PDF#77-2100)، و CuS (PDF#76-1725) (الأشكال 1c2-g2
وبناءً على هذه النتائج، نستنتج أن التعايش بين كبريتيدات المعادن (المعدن ، ، و Cu )، و يثبت، مؤكدًا تشكيل هياكل غير متجانسة من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن. تؤكد مطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDS) وجود وعناصر المعادن المقابلة، فضلاً عن التشتت المتجانس في الهيكل غير المتجانس (الشكل 1a3-g3).
للحصول على فهم شامل لتأثير أيونات المعادن، أضفنا المزيد من أيونات المعادن الأخرى ( ، ، و في غياب . يبدو أننا لاحظنا أن وجود تلعب دورًا محوريًا في تشكيل مورفولوجيا العينات الناتجة. على وجه التحديد، يتم العثور على نانوصفائح سداسية في هياكل Mo-MXene/Sn كبريتيد (الشكل S4a). قد يُعزى ذلك إلى المنافسة بين و لـ “، مما يعيق في النهاية تشكيل صفائح نانوية سداسية في كبريتيد القصدير. علاوة على ذلك، تم العثور على مكعبات نانوية صغيرة، وأشكال متعددة غير منتظمة، واثني عشر وجهًا، ومكعبات كبيرة، وجزيئات نانوية صغيرة، وصفائح نانوية في Mo-MXene/كبريتيد الحديد (الشكل S5a)، Mo-MXene/كبريتيد المنغنيز (الشكل S6a)، Mo-MXene/كبريتيد الكوبالت (الشكل S7a)، Mo-MXene/كبريتيد النيكل (الشكل S8a)، Mo-MXene/كبريتيد الزنك (الشكل S9a)، وMo-MXene/كبريتيد النحاس (الشكل S10a)، على التوالي. وبالمثل، قد يكون ذلك أيضًا نتيجة للتنافس بين أيونات المعادن. ، ) و لـ من ناحية أخرى، يمكن ملاحظة من الشكل S11 أنه بالمقارنة مع العينات التي تم إضافة Mo-MXene إليها، فإن كبريتيدات المعادن التي تم تصنيعها بشكل منفصل تمر بعملية التجميع الذاتي. على سبيل المثال، كبريتيد الحديد وكبريتيد الزنك سيتجمعان ذاتيًا في هياكل كروية (الشكل S11b، f)، بينما كبريتيد النحاس سيشكل هيكلًا يشبه الزهرة (الشكل S11g)، وغيرها من كبريتيدات المعادن. وستظهر Ni ) ظواهر تكتل معينة (الشكل S11a، c-e). ومع ذلك، عندما يكون Mo-MXene موجودًا، فإن الكبريتيدات المعدنية التي تم تصنيعها لا تتجمع ذاتيًا، بل تنمو أو تلتصق بركيزة Mo-MXene لتشكيل تقاطعات شوتكي (تقاطع شبه موصل – معدن).
أكدت التحليلات الإضافية بواسطة XRD وجود مراحل كبريتيد المعادن المقابلة في العينة (الأشكال S3 و S4b-S10b). ومن الجدير بالذكر أنه في أنظمة كبريتيدات Sn و Fe أو Co، فإن إدخال يؤدي إلى تغييرات في الطور البلوري (الشكل S3(أ، ب، د)، S4ب، S5ب، وS7ب). في أنظمة أخرى، يبقى الطور البلوري دون تغيير (الأشكال S3(ج، هـ-ز)، S6ب، S8ب-S10ب). يظهر نمط XRD لمركبات الكبريتيد المعدنية النقية في الشكل S12. من الواضح، باستثناء
مو-ميكسين، مرحلة كبريتيدات المعادن النقية تتوافق مع مو-ميكسين/كبريتيد المعادن (المعدن = Sn، Fe، Mn، ، و Cu ). تشير هذه النتائج إلى أن إضافة لا يؤثر فقط على الشكل، ولكن أيضًا إلى حد ما يؤثر على التركيب. قد يكون هذا نتيجة المنافسة بين وأيونات المعادن الأخرى لـ استنادًا إلى نتائج XRD و SEM، يمكن إثبات أن إدخال Mo-MXene لا يغير الطور البلوري للعينة، بل يعمل بشكل أساسي كحامل لمركبات الكبريتيد المعدنية. تشير صور رسم الخرائط العنصرية EDS بشكل أكبر إلى أن مركبات الكبريتيد المعدنية موزعة بشكل رئيسي على Mo-MXene (الأشكال S4c-S10c)، وهو ما يتماشى مع نتائج SEM.
لنظام Mo-MXene/Mo-metal sulfides، Mo-MXene/ تم اختيار الكبريتيد كمادة تمثيلية للتحقيق في تأثير أيونات المعادن المضافة على تركيبها، وشكلها، وخصائصها الكهرومغناطيسية. كما هو موضح في أنماط حيود الأشعة السينية، تتماشى قمم الحيود لمادة Mo-MXene الطبقية مع النتائج السابقة (الشكل 2أ) [35]، مما يؤكد نجاح تخليق MXene. تحليل حيود الأشعة السينية لـ كشف قمم الحيود عند ، و ، والتي تتوافق مع مستويات البلورة (002) و(101) و(110) من (PDF#37-1492) المرحلة، على التوالي. ومن المثير للاهتمام، أن هناك قمة حيود جديدة تم ملاحظتها عند يمكن أن يُعزى إلى المستوى البلوري (002) لـ [15]. أنماط XRD لمركب Mo-MXene/Mo-Sn الكبريتيد و Mo-MXene/MoS يتم فحصها بدقة، مما يكشف أن المراحل الفيزيائية لمادة Mo-MXene تظل غير متأثرة في كلا الحالتين. تؤكد هذه النتيجة على الحفاظ على الهيكل الطبقي لمادة Mo-MXene خلال عملية التخليق. تكشف المزيد من تحليلات XRD عن وجود كل من و المراحل. ومن الجدير بالذكر أن التحول الطفيف بزاوية منخفضة لمستوى البلورة (110) عند تشير إلى زيادة في المسافة بين الطبقات في العينات المحضرة. علاوة على ذلك، يظهر Mo-MXene/Mo-Sn الكبريتيد أيضًا قمم حيود عند ، و ، والتي تتوافق مع مستويات البلورة (111) و(160) و(420) من (PDF#14-0619) المرحلة. لتعزيز وجود الأطوار 1 T و 2 H من في المركبات، تحليل الطيف Raman لمركب Mo-MXene/Mo-Sn الكبريتيد، Mo-MXene/MoS ، و تم تنفيذها (الشكل 2ب). تظهر النتائج ثلاثة قمم مميزة عند ، و ، التي تتوافق مع أوضاع الاهتزاز رامان لـ ، و من ، على التوالي [36]. بالإضافة إلى ذلك، قمم مميزة عند 145.6 و236.9 و واضحة، تتوافق مع ، ، و أوضاع الاهتزاز ، على التوالي [37].
شكل. أنماط XRD و طيف رامان للعينات. مخطط الهيكل الذري لـ ، و كبريتيد. طيف XPS عالي الدقة لـ سن ، ومو , ف س , ج تي , ح ج ، وأنا O لـ Mo-MXene/Mo-Sn كبريتيد و Mo-MXene/
مقارنة بـ ذروة شدة أوضاع الاهتزاز رامان في Mo-MXene/MoS وأن مو-ميكسيين/مو-كبريتيد القصدير ينخفض، مما يشير إلى أن بعض من مرحلة يتحول إلى مرحلة 1T . تدعم هذه النتائج من XRD وRaman بشكل جماعي وجود تقاطعات شبه موصلة-معدنية داخل الهيكل. يُعزى هذا الظاهرة إلى طبيعة أشباه الموصلات للطور 2H والخصائص المعدنية للطور 1T. وجود المرحلة في قد يعزز BIEF الذي تم إنشاؤه بواسطة وصلة شوتكي. علاوة على ذلك، فإن وجود المرحلة المعدنية Mo-MXene و الطور شبه الموصل يدعم بشكل أكبر فكرة تشكيل
تقاطع غير متجانس بين أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن خلال عملية التخليق (الشكل 2c).
تحقيق طيف الإلكترون السيني بالأشعة السينية (XPS) لمركب Mo-MXene/Mo-Sn sulfide وMo-MXene/MoS كشف وجود “، وعناصر O (الشكل S 13). نسبة المول من هو ، مما يشير إلى كمية صغيرة من إضافة القصدير. في طيف XPS عالي الدقة للقصدير تتوافق القمم عند طاقات الربط 486.98 و 495.39 إلكترون فولت مع القصدير و ، على التوالي (الشكل 2d) [19]. طيف XPS عالي الدقة لمعدن الموليبدينوم يكشف أن القمم عند 233.06 و 229.42 إلكترون فولت مرتبطة بالمويلبدينوم و من في أشباه الموصلات الطور (الشكل 2e). بالإضافة إلى ذلك، القمم الموجودة عند 232.03 و
228.73 إلكترون فولت تت correspond إلى و المعدن المرحلة. إن وجود كل من مرحلتي 2H و1T في عناصر الموليبدينوم يؤكد بشكل أكبر تشكيل الهياكل غير المتجانسة من أشباه الموصلات والمعادن في الأنواع. القمتان الأضعف عند 226.05 و 235.77 إلكترون فولت تت correspond إلى S و ، على التوالي، مما يشير إلى أن أيونات الكبريت مرتبطة بأيونات الموليبدينوم وأن حالات الأكسدة لعناصر الموليبدينوم موجودة [37]. تظهر طيف رامان أن القمم عند 662 و 818 و تتوافق مع أوضاع التمدد للأكسجين ثلاثي التنسيق الأكسجين مزدوج التنسيق ( ) والأكسجين النهائي ( ) (الشكل S14)، على التوالي. هذا يفسر بشكل أكبر أكسدة الموليبدينوم العنصري. طيف XPS عالي الدقة لـ (الشكل 2f) تظهر قمم عند ، و ، المنسوبة إلى طاقات الربط لـ نوع من جسر وقمي المواقع، على التوالي. وهذا يشير إلى وجود مواقع حافة S في Mo-MXene/Mo-Sn الكبريتيد [38]. تحول طفيف في طاقة الربط في S ومو يمكن ملاحظته في Mo-MXene/ كبريتيد مقارنة بـ ، كما يتضح من طيف XPS. تكشف هذه النتيجة عن تفاعل إلكتروني قوي بين عناصر الكبريت (S) والموليبدينوم (Mo) عند إدخال عناصر القصدير (Sn) في Mo-MXene/MoS. [39]. من المعروف أن هذا التفاعل يخلق عيوبًا ويعزز نقل الإلكترونات بكفاءة عند واجهات الهترو بين أشباه الموصلات والمعادن [35، 40]. فيما يتعلق بطيف XPS عالي الدقة لـ Ti لـ Mo-MXene/Mo-Sn كبريتيد و Mo-MXene/MoS (الشكل 2g)، طاقات الربط لـ و تقع عند 465.2 و 459.26 إلكترون فولت، على التوالي، بينما طاقات الربط لـ و مركزة عند 461.75 و 455.94 إلكترون فولت، على التوالي. وجود ترتبط الروابط بأكسدة ضعيفة لسطح الـ MXene [41]. غياب السندات في التي تشير طيف XPS إلى أن حفر HF يزيل طبقة الألمنيوم. في طيف XPS عالي الدقة لـ (الشكل 2h)، القمم عند 284.68 و 285.6 إلكترون فولت تت correspond إلى و الروابط. طيف XPS عالي الدقة لـ عرض رابطة عند 530.9 إلكترون فولت و رابطة عند 531.8 إلكترون فولت (الشكل 2i) [42]. الأكسجين الطيف يؤكد بشكل أكبر الأكسدة الضعيفة لسطح الـ MXene.
لفهم أعمق، الخصائص الشكلية والبنائية لـ مو-ماكسين، مو-ماكسين/ تم فحص Mo-MXene/Mo-Sn sulfide باستخدام SEM وTEM. تعرض الأشكال 3a-d نجاح تخليق عينات تتميز بالزهور النانوية.
تتجمع الأزهار النانوية بواسطة العديد من الأوراق النانوية بسمك شكل يكشف عن الهيكل الشبيه بالأكورديون لمادة Mo-MXene مع طبقات متميزة (سمك وأسطح ناعمة، مما يؤكد الإزالة الناجحة لطبقة الألمنيوم. بالإضافة إلى ذلك، تقدم الشكل 3i صور SEM لـ ، مع الاحتفاظ بالهيكل الطبقي لمادة مو-ميكسين بينما يتم دمج الأغشية النانوية على السطح وبين الطبقات لمادة Mo-MXene. وتظهر صور رسم الخرائط العنصرية باستخدام EDS المزيد من التوضيح حول التركيب. و Mo-MXene (الشكل S15). في الشكل 3j، k، النمو المت uniform أوراق نانوية على يمكن ملاحظته. الـ الأغشية النانوية التي تميل إلى النمو عموديًا تساهم في زيادة المساحة السطحية وتحسين مسارات تشتت الموجات الكهرومغناطيسية. ومن الجدير بالذكر أن المسافات الشبكية التي تبلغ 0.24 و 0.26 نانومتر في المجهر الإلكتروني عالي الدقة (HRTEM) تتوافق مع (103) و وجوه الكريستال، على التوالي (الشكل 31) [43، 44]، مما يعني وجود و واقترح تشكيل واجهات شبه موصلة – معدنية. في الوقت نفسه، وجه البلورة (006) من يتم تصوير MXene بشكل إضافي في الشكل S16، والذي يتوافق مع تباعد وجه البلورة بمقدار 0.45 نانومتر [45]. يُظهر الميكروهيكل لمركب Mo-MXene/Mo-Sn الكبريتي أن إضافة Sn ستتنافس مع لـ إلى حد معين، مما يؤدي إلى تغييرات في شكل Mo-MXene/MoS لكن نمو لا تزال الألواح النانوية محفوظة (الشكل 1a1). علاوة على ذلك، بسبب تشكيل تظهر بنية فريدة في Mo-MXene/Mo-Sn الكبريتيد، مع جزيئات دقيقة ترتبط بالأغشية النانوية (الأشكال 3 م و S18a). توفر هذه البنية المميزة العديد من الواجهات غير المتجانسة، مما يسهل تكوين واجهات غير متجانسة من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن ويعزز قدرة نقل الإلكترون والاستقطاب بين الواجهات [46]. تؤكد الأشكال 3ن و S17 مزيدًا من نمو الأغشية النانوية على Mo-MXene. توضح الأشكال 3o و p و S18b و c المسافات الشبكية البالغة 0.63 و 0.32 نانومتر، والتي يمكن ربطها بوجهي البلورة (002) و (004) لـ “، على التوالي [47، 48]. بالإضافة إلى ذلك، يُنسب الفضاء الشبكي الملحوظ البالغ 0.33 نانومتر في HRTEM إلى الوجه البلوري (111) لـ [49]. المسافة الشبكية البالغة 0.24 نانومتر في HRTEM تؤكد وجود (103) وجوه الكريستال (الشكل S18d). تشير هذه النتائج بشكل أكبر إلى وجود واجهة غير متجانسة من أشباه الموصلات-أشباه الموصلات-المعدن، مما يؤكد التكوين الناجح للهيكل غير المتجانس Mo-MXene/Mo-Sn sulfide.
الشكل 3 صور SEM وTEM وHRTEM لـ , e-h ، و كبريتيد

3.2 أداء امتصاص EMW

تحليل مقارن لأداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية (EMW) مو-ميكسين، مو-ميكسين/ “، وتم تقديم Mo-MXene/Mo-Sn sulfide، مع عرض بيانات مفصلة في الأشكال 4a و S19. ومن المRemarkable، يظهر Mo-MXene/Mo-Sn sulfide أداءً استثنائيًا في امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية، حيث يظهر فقدانًا في الانعكاس ( قيمة -70.6 ديسيبل عند سمك مطابق يبلغ فقط 1.885 مم (الشكل 4أ). يمكن أن يُعزى هذا الناتج بشكل أساسي إلى تكوين مرحلة مختلطة من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن في العينة. ومن المثير للاهتمام، Mo-MXene/Mo-Sn
الكبريتيد يظهر أيضًا انخفاضًا القيم ( ) في نطاق C ( ) و نطاق X ( )، مصحوبة بسماكات متطابقة تقل عن 5 مم (الشكل 4ب). الالتزام بنظرية ربع الطول الموجي ، تظهر النتائج أن قيم و لـ Mo-MXene/Mo-Sn sulfide يتماشى مع النمط المتوقع. وبالتالي، يظهر Mo-MXene/Mo-Sn sulfide أداءً مثاليًا في امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية وتوافقًا مثاليًا في المقاومة مقارنةً بالعينة الثلاث الأخرى (الشكل 4c). تشير التحليلات المتعمقة لنظام Sn إلى أن غياب يؤثر بشكل كبير على قدرة امتصاص EMW (الشكل S20). ضعف امتصاص EMW
الشكل 4 أ 3D قيم Mo-MXene/Mo-Sn كبريتيد. ب 2D القيم والمحاكاة لـ مقابل منحنيات لمركب Mo-MXene/Mo-Sn الكبريتي. ج تم تحسين 2D و قيم العينات. د السماحية للعينات. هـ منحنيات مو-موكسين/مو-سن كبريتيد. قيم العينات. رسم تخطيطي لتشكيل BIEF بين الطور شبه الموصل والطور المعدني
أداء مو-موكسين، مو-موكسين/موS مو-ميكسين/موS مو-ميكسان/كبريتيد القصدير، وكبريتيد القصدير يحدد تمامًا التأثير التآزري لـ مو-ميكسين، ومو-سن كبريتيد. يجب أن يُعزى هذا التحسين في الأداء إلى المجال الكهربائي الخاص الذي تم إنشاؤه بين وصلة أشباه الموصلات ووصلة شوتكي، مما يزيد من قدرة نقل الإلكترونات [15]. كما تم إثبات تفوق الهيكل غير المتجانس المكون من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن ووجود تعزز المرحلة تأثير الرفع لوصلة شبه الموصل-المعدن.
لتوضيح خصائص امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية للعينات، تم استكشاف السماحية المعقدة لها ( ) و النفاذية المعقدة ( ) تم إجراءه. هنا، و تمثل قدرات التخزين
لأمواج EM، بينما و تعكس قدرات التشتت لموجات الكهرومغناطيسية. بشكل عام، فإن القيم المرتفعة أو المنخفضة بشكل مفرط من السماحية المعقدة غير مرغوب فيها لتحقيق تطابق مثالي في المعاوقة. كما هو موضح في الشكل 4د، يظهر قيمة السماحية المعقدة اتجاهًا تنازليًا مع زيادة التردد، وذلك بسبب ظواهر التذبذب القطبي الملحوظة عند الترددات العالية. يمكن تمييز قمة قطبية بارزة ضمن نطاق Ku، مما يدل على وجود فقدان قطبي. في العينات الأربع، ترتيب السماحية المعقدة من الأعلى إلى الأدنى هو مو-ميكسين/موS مو- MXene / مو-كبريتيد القصدير، ومو- MXene. من الجدير بالذكر، يحقق أعلى قيمة للنفاذية، مما يدل على تحسين موصلية المادة. بناءً على نظرية حركة الإلكترونات زيادة الموصلية تؤدي إلى انعكاس قوي لموجات الكهرومغناطيسية، وهو أمر ضار.
لتحقيق تطابق المقاومة (الشكل 4c) [51]. يحتوي Mo-MXene على أقل قيمة للنفاذية، ربما بسبب إدخال العديد من مجموعات السطح خلال عملية النقش باستخدام HF [52]. مع دمج عنصر Sn، يتم تحسين الموصلية الزائدة في المادة. وهذا يدل على أن Mo-MXene/Mo-Sn كبريتيد يحقق أداءً متفوقًا وتطابقًا مثاليًا في المقاومة. كما يتضح في الشكل S21، يصبح من الواضح أن قيم السماحية لكل من Mo-MXene/Sn كبريتيد وSn كبريتيد منخفضة بشكل مفرط، مما يساهم في أداء امتصاص EMW دون المستوى. لذلك، فإن التعايش بين Mo-MXene، ووزير الدولة يلعب دورًا حيويًا في تنظيم السماحية إلى مستوى مثالي، مما يعزز أداء الامتصاص. بالإضافة إلى ذلك، تم التحقق من أن الموصلية الكهربائية لمركب Mo-MXene/Mo-Sn sulfide تختلف عن تلك الخاصة بـ بواسطة EIS (الشكل S22). تشير هذه النتيجة إلى أن الهياكل غير المتجانسة المكونة من تقاطعات أشباه الموصلات وتقاطعات موت-شوتكي لها تأثير تعديل على نقل الإلكترونات في المادة [53-55]. على وجه الخصوص، فإن تشكيل واجهات غير متجانسة من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات المعدنية في Mo-MXene/Mo-Sn sulfide يولد استقطابًا قويًا على الواجهة. كما يتضح في الأشكال S23 و S24، فإن منحنى النفاذية يظهر قمم رنين قوية في منطقة التردد العالي، مما يشير إلى وجود رنين تبادلي. يبقى قريبًا من قريب من 0، و يتقلب حول 0. وهذا يشير إلى أن فقدان العزل الكهربائي يهيمن على قدرات امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية للعناصر. من ناحية أخرى، يشير تقلب المنحنى ضمن نطاق الترددات المختبرة إلى وجود رنينات طبيعية وتبادلية، مع هيمنة فقدان العزل الكهربائي. علاوة على ذلك، يفترض قيمة سلبية عند الترددات المنخفضة، ويرجع ذلك أساسًا إلى توليد حقل مغناطيسي يعارض الموجة الكهرومغناطيسية الساقطة الناتجة عن BIEF. وفقًا لمعادلات ماكسويل، عندما تبدأ الشحنات في BIEF بالحركة، يتم توليد حقل مغناطيسي مضاد. في المواد ذات الموصلية الكهربائية العالية، ينشأ حقل مغناطيسي لمواجهة الحقل المغناطيسي الخارجي، مما يؤدي إلى تقليل الخسائر المغناطيسية وظهور السلبية. القيم [56].
وفقًا لنظرية ديباي العلاقة بين و مرتبط بترخيص ديباي الكهربائي [57]. من الأشكال 4e و S25، يمكن ملاحظة أن مو-MXene/مو-Sn الكبريتيدات تظهر فقدان استقطاب ممتاز [58، 59]. علاوة على ذلك، وجود يمكن أن توفر خسارة توصيل إضافية لهياكل Mo-MXene/Mo-Sn الكبريتية وتعزز
قدرة التخفيف [60، 61]. بالإضافة إلى ذلك، فإن كل من Mo-MXene / كبريتيد القصدير وكبريتيد القصدير يظهران منحنيات كول-كول مشابهة لـ Mo-MXene (الشكل S26). وهذا يشير إلى أن إدخال عناصر القصدير له تأثير محدود على استرخاء الاستقطاب لديهم. المجموع يتكون من مساهمات فقدان التوصيل ( ) وفقدان الاستقطاب ( ص)، ويمكن التعبير عنها كـ . لذلك، فإن فقدان الاستقطاب في مو-MXene/مو-سن الكبريتيدات يلعب دورًا رئيسيًا في فقدان العزل. يمكن تقسيم فقدان الاستقطاب إلى استقطاب واجهي، استقطاب ثنائي القطب، استقطاب أيوني، واستقطاب إلكتروني. بشكل عام، يحدث الاستقطاب الأيوني والاستقطاب الإلكتروني في لذلك، فإن الاستقطاب الوجهي والاستقطاب الثنائي هو جزء من آلية فقدان العزل لمركب مو-MXene/مو-Sn الكبريتي.
في سياق امتصاص EMW، معلمات فقدان التيار الدوامي ( ) وثابت التوهين تلعب دورًا حاسمًا في تقييم قدرات امتصاص EMW [62]. كما تشير الملاحظات في الأشكال S27 و S28، فإن المنحنى ضمن النطاق من يعرض سلوكًا شبه خطي، مما يؤكد وجود خسائر التيارات الدوامية. علاوة على ذلك، منحنى المادة يظهر سلوكًا غير خطي في منطقة الترددات المنخفضة )، والذي يُعزى بشكل رئيسي إلى وجود الرنين الطبيعي [51]. من حيث القيم (الشكل 4f)، الترتيب هو مو-ميكسين/مو إس مو-ميكسي كبريتيد، ومو-ميكسين، بترتيب تنازلي. وموكسيين/مو إس تظهر تشابهًا القيم، مع having the larger value. Excessively high” “يمتلك القيمة الأكبر. مرتفع بشكل مفرط يمكن أن تؤدي القيم إلى انعكاس كبير لموجات الكهرومغناطيسية [51]. بالإضافة إلى ذلك، قيمة Mo-MXene/Mo-Sn كبريتيد أكبر بكثير من قيمة Mo-MXene/Sn كبريتيد وSn كبريتيد (الشكل S29)، مما يؤكد أن هناك انخفاضاً القيمة ضارة بتحسين الأداء. في الشكل 4g، الانحراف في مستويات طاقة فيرمي بين أشباه الموصلات وأشباه الموصلات يؤدي إلى انحناء نطاقات الطاقة في أشباه الموصلات عند الواجهة. يعزز هذا التأثير إنشاء BIEF حيث تتدفق الإلكترونات من إلى ، مما يعزز تحسين فقدان العزل. حول الواجهات غير المتجانسة، يؤدي توزيع الشحنات الإيجابية والسلبية إلى استقطاب واجهي، مما يعزز قدرات التبدد. علاوة على ذلك، فإن تشكيل حاجز شوتكي بين مرحلة المعدن Mo-MXene وكبريتيد المعدن شبه الموصل ( و يساهم في زيادة الواجهة
المقاومة. يسهل هذا الظاهرة تراكم الشحنات وتوليد الاستقطاب الواجهوي.
لتحقيق إمكانيات Mo-MXene/Mo-Sn sulfide في التطبيقات العملية، تم محاكاة المقطع العرضي للرادار (RCS) بواسطة برنامج محاكاة الكمبيوتر (CST) [63]. كلما كان قيمة RCS أصغر، كانت أداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية للمادة أفضل [64]. في البداية، تم تعيين طبقة PEC كطائرة مستطيلة رقيقة جداً من وكان الطلاء أيضًا النموذج المستخدم في محاكاة RCS موضح في الشكل 5أ. الشكل 5ب يظهر قيم RCS للمواد الموصلة الكهربائية (PEC) والطلاءات الثلاثة عند زوايا سقوط مختلفة. إلى ). بالمقارنة مع PEC، تتغير قيم RCS لكل نموذج تدريجياً مع زيادة الزاوية، ويحتوي طلاء Mo-MXene/Mo-Sn sulfide على أصغر إشارة RCS، خاصة عند زاوية الكشف. لتقييم القدرة الجوهرية لامتصاص الموجات الكهرومغناطيسية لممتصات مختلفة بشكل أكثر شمولاً، تم الحصول على النتائج لسبع زوايا كشف محددة. ، ، و تم الحصول عليها عن طريق طرح قيم RCS لطبقة PEC (الشكل 5c). جميع Mo-MXene
المواد القائمة على – لديها القدرة على تقليل RCS. مقارنة بـ Mo-MXene/MoS (4.13-14.4) و Mo-MXene (2.24-10.3)، أظهر Mo-MXene/Mo-Sn sulfide قدرة أقوى على تقليل RCS في نطاق ، والتي يمكن أيضًا إثباتها من خلال الشكل S30a. هذه النتائج تتماشى مع القيمة، مما يؤكد أن Mo-MXene/Mo-Sn sulfide لديه قدرة امتصاص قوية. من الأشكال 5d و S30b-d، يمكن ملاحظة أن إشارة الانعكاس تتغير بشكل متناسب مع تغير الطلاء. بالمقارنة مع نموذج PEC، يظهر النموذج المغطى بـ Mo-MXene/Mo-Sn sulfide إشارة انعكاس أصغر.
للتحقق من فعالية بناء BIEF بين مراحل أشباه الموصلات والمعادن، قمنا أيضًا بتصميم مواد Mo-MXene/Mo-metal sulfides الأخرى (المعدن ، و Cu ). الطلاءات الستة المتبقية ( ، و Cu ) تم محاكاتها بأحجام شكل تظهر أن الإشارات المنعكسة تتغير بشكل متناسب مع التغيرات في الطلاء. بالمقارنة مع نموذج PEC، النموذج المغطى بـ Mo-MXene/
الشكل 5 أ نموذج RCS. ب قيم RCS ثنائية الأبعاد لـ PEC و Mo-MXene و Mo-MXene/MoS ، ومو-ميكسين/مو-كبريتيد القصدير. ج قيم تقليل RCS للعينات. نتائج محاكاة CST لـ PEC المغطاة بمو-ميكسين/مو-كبريتيد المعدن، حيث يتم تمثيل المعدن بـ ، و Zn ، و قيم تقليل RCS كبريتيد المعدن ، و Cu )
مو-كبريتيد المعدن (المعدن “، وCu) تظهر إشارات منعكسة أصغر. جميع المواد المستندة إلى Mo-MXene تمتلك القدرة على تقليل RCS. الحديد، “، وتظهر أنظمة Cu قدرات قوية في تقليل RCS ضمن النطاقات من 14.8-39، 8.84-35.7، 7.27-33.92، 5.89-35.36، 9.07-36.17، و 13.45-39.42، كما هو موضح في الشكل 5k. استنادًا إلى محاكاة RCS، يمكن استنتاج أن Mo-MXene/Mo-metal sulfide (المعدن ، يمكن أن تظهر أيضًا العناصر (مثل Ag و Cu) قدرات ممتازة في امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية من الناحية النظرية. تشير نتائج محاكاة RCS إلى أن الوصلة غير المتجانسة المكونة من أشباه الموصلات والمعادن لديها القدرة على أن تُستخدم في مواد مختلفة، مما يظهر درجة من العالمية.
استنادًا إلى التحليلات السابقة لنظام Sn، من الواضح أن إضافة عناصر Sn تعزز بشكل كبير أداء امتصاص EMW للمادة (الشكل 6a). يكشف التحقيق في الأسباب وراء الأداء المتميز لمركب Mo-MXene/Mo-Sn sulfide أن تشكيل هيكل غير متجانس من أشباه الموصلات-أشباه الموصلات-المعدن هو عامل رئيسي. يساهم هذا الهيكل غير المتجانس في تحقيق Mo-MXene/Mo-Sn sulfide لأداء مثير للإعجاب. قيمة -70.6 ديسيبل عند سمك مطابق يبلغ فقط 1.885 مم، و EAB يصل إلى 3.92 جيجاهرتز (الشكل 6i-k). للتحقق من قابلية تطبيق هذه الآلية على مركبات أخرى، تم استكشاف خصائص مواد امتصاص EMW القائمة على Mo-MXene التي تم إعدادها تحت نفس ظروف التفاعل. على وجه التحديد، تم استخدام أيونات معدنية مختلفة. ، ، و تم إدخال ) إلى نظام التفاعل لتعديل المعلمات الكهرومغناطيسية وخصائص امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية. تظهر مركبات Mo-MXene/Mo-metal sulfides الناتجة قدرات امتصاص موجات كهرومغناطيسية محسّنة بشكل كبير (الشكل 6b-h) وتوافق مقاومة (الشكل 6i) مقارنة بـ . في نظام الحديد، على الرغم من أن EAB لمركب Mo-MXene/Mo-Fe الكبريتي هو فقط 2.9 جيجاهرتز، فإن القيمة تصل إلى -60.24 ديسيبل، بينما تم تحسين مطابقة المقاومة بشكل ملحوظ (الأشكال 6i، S31a، S32a، وS33a). وفقًا لنتائج حيود الأشعة السينية، قد يكون هذا التحسن ناتجًا عن الانتقال من إلى (الأشكال S5b و S12b). من ناحية أخرى، عند إدخال أيونات المعادن مثل ، و ، الـ تُعزز القيم بشكل أكبر إلى ، و -52.33 ديسيبل، على التوالي (الشكل S31c-f و S32c-f). من الجدير بالذكر أن عرض النطاق الترددي الفعال لمركب Mo-MXene/Mo-Zn sulfide و Mo-MXene/Mo-Cu sulfide يصل إلى 3.6 و 4.16 جيجاهرتز عند سماكات أصغر (الشكل 6j، k). يظهر مركب Mo-MXene/Mo-Mn sulfide زيادة كبيرة في الأداء تصل إلى -64.2 ديسيبل عند إدخال المنغنيز.
العنصر (الأشكال S31b و S32b). الشكل 6j و k يكشف أيضًا أن عرض النطاق الترددي الفعال لمركب Mo-MXene/Mo-Mn الكبريتي يمكن أن يصل إلى 4.4 جيجاهرتز. تشير المزيد من الاستكشافات حول مطابقة المقاومة إلى أن إضافة هذه الأيونات المعدنية ، و ) يؤدي إلى تطابق جيد في المقاومة، مشابه لنظام Sn (الشكل S33). يوضح الشكل S34 أن قيم و لـ Mo-MXene / Mo-كبريتيدات المعادن (المعدن ، ، و Cu) تلتزم بنظرية إلغاء ربع الطول الموجي، التي تؤكد الأداء الممتاز لامتصاص Mo-MXene/Mo-metal sulfides. لذلك، فإن بناء مراحل أشباه الموصلات-أشباه الموصلات-المعادن، كما تم وصفه سابقًا، قابل للتطبيق على أنظمة أخرى. من الواضح أن BIEF الفريد الذي تم بناؤه بواسطة كل من تقاطع أشباه الموصلات وتقاطع شوتكي يعزز بشكل كبير أداء امتصاص EMW. علاوة على ذلك، فإن وجود المرحلة الناتجة عن قد تلعب دورًا مساعدًا لصلات شوتكي في مراحل مختلطة من أشباه الموصلات والمعادن. على وجه التحديد، عندما تتشكل مركبات Mo-MXene/ Mo-metal sulfides و 1T-2H MoS موجود في الهيكل غير المتجانس، وقيم EAB للمادة تعززت بشكل ملحوظ. من الواضح أنه من خلال دمج أيونات معدنية مختلفة، يمكن تحقيق أداء مثالي في أو نطاقات Ku، والتي تعتبر قيمة لأبحاث امتصاص الترددات المنخفضة والمتوسطة. تشير الشكل 61 إلى أن Mo-MXene/Mo-Sn sulfide و Mo-MXene/Mo-Mn sulfide تظهر أفضل أداء بناءً على مجموعة من وسماكة متطابقة، متجاوزة معظم مواد الامتصاص المعتمدة على MXene (الشكل 6م).
لتقييم تأثير عدم تشكيل خلطات أشباه الموصلات-أشباه الموصلات-المعادن على خصائص الامتصاص، قمنا بإجراء دراسات امتصاص EMW على Mo-MXene/كبريتيدات المعادن وكبريتيدات المعادن. ، ، و Cu). يمكن العثور على معلومات مفصلة في الأشكال S35 و S36. أدى استبدال Mo بـ Fe و Mn و Zn أو Cu إلى خصائص امتصاص EMW ضعيفة للموصلات Mo-MXene/كبريتيدات المعادن (الشكل S35a و b و e و f) أو كبريتيدات المعادن (الشكل S36a و b و e و f). علاوة على ذلك، فإن موصلات Mo-MXene/كبريتيدات المعادن وكبريتيدات المعادن (المعدنية و Ni) تظهر خصائص استثنائية (الأشكال S35c و d و S36c و d). لشرح السلوك الاستثنائي لأنظمة Co و Ni، قمنا بدراسة السماحية المعقدة، النفاذية المعقدة، والقيم المماسية المرتبطة (الأشكال S37-S39). في أنظمة Co و Ni، لاحظنا أعلى الثوابت العازلة في Mo-MXene/Mo-Co sulfide و Mo-MXene/Mo-Ni sulfide (الشكل S37c و d). ومع ذلك، فإن توصيلها العالي، كما ذُكر سابقًا، يؤدي إلى انعكاس قوي.
شكل. المخططات. i Z المقابلة و القيم. مقارنة بين الحد الأدنى لفقدان الانعكاس وEAB للعينات و للحصول على السماكة المثلى لجميع العينات. مقارنة الأداء لجميع العينات. مقارنة بين من ممتصات EMW المعتمدة على MXene (انظر الجدول S1 للتفاصيل). رسم توضيحي تخطيطي لتكوين BIEF بين Mo-MXene وكبريتيدات المعادن
لـ EMW، مما يؤثر سلبًا على أداء امتصاص EMW. على الرغم من قيم Mo-MXene/Mo-Co كبريتيد وMo-MXene/Mo-Ni كبريتيد تصل إلى -54.49 و -51.06 ديسيبل، أداؤها مشابه لـ Mo-MXene/كبريتيدات المعادن وكبريتيدات المعادن (المعدن و Ni)، مع وجود سماكات مطابقة أصغر فقط. وهذا يشير إلى أن تشكيل مراحل هجينة من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن ينتج عنه فقدان انعكاس ممتاز عند سماكات مطابقة صغيرة، ولكن القدرة العالية على فقدان العزل تعيق تحسين الأداء بشكل أكبر وتسبب EAB غير المرغوب فيه (الشكل 6j، k). بالانتقال إلى أنظمة Fe وMn وZn، لاحظنا أعلى نفاذية في Mo-MXene/Mo-metal sulfide (المعدن “، و Zn ) (الشكل S37a، b، e). ومع ذلك، فإن قدرة امتصاص EMW لمركبات Mo-MXene/كبريتيدات المعادن وكبريتيدات المعادن (المعدن ، وزنك ) هو
غير ملحوظ بسبب سماحيتها المنخفضة، مما يؤدي إلى قدرة ضعيفة على فقدان العوازل. وبالتالي، فإن السماحية العالية لمركبات مو-موكسين/مو-كبريتيدات المعادن (المعدن ، وزنك) يعزز خصائص امتصاص EMW الخاصة بهم. تشير الشكل S37f إلى أن السماحية لنظام النحاس. يظهر Mo-MXene/ Mo-Cu كبريتيد أفضل أداء في هذا النظام.
منحنيات كول-كول لمركبات مو-إم إكسين/مو-كبريتيدات المعادن (المعدن ، وCu) تظهر عدة نصف دوائر وخط مستقيم في النهاية، مشابهة لتلك الخاصة بـ Mo-MXene/Mo-Sn sulfide (الشكل S40). وهذا يشير إلى أن جميع الأنظمة تعاني من استرخاءات قطبية متعددة وخسائر موصلية. علاوة على ذلك، فإن قدرة فقدان العزل لـ Mo-MXene/Mo-metal sulfides محسّنة بشكل كبير مقارنةً بـ Mo-MXene/metal sulfides وmetal sulfides (المعدن ، وCu) (الأشكال S40-S42). لـ
ال القيم، الترتيب التنازلي هو Mo-MXene/Mo-كبريتيدات المعادن، Mo-MXene/كبريتيدات المعادن، وكبريتيدات المعادن (المعدن ، و Zn ) (الشكل S43). تظهر Mo-MXene / Mo-metal sulfides قدرة أقوى على التخفيف، مما يشير إلى أن بناء هيكل هجين من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن يحسن بشكل فعال أداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية. باختصار، يتم تحقيق تحسين كبير في الأداء عندما يتم بناء مراحل هجينة من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن بنجاح. وهذا يعني أن المرحلة المختلطة من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن يجب أن تهيمن على المرحلة المختلطة من أشباه الموصلات والمعادن. بالإضافة إلى ذلك، فإن BIEF الواجهة الخاصة التي تتشكل بواسطة وصلة أشباه الموصلات ووصلة شوتكي في المرحلة الهجينة من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن لها تأثير كبير على تعزيز أداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية، فضلاً عن إظهار أن الطور الناتج عن يعمل نفسه كوصلة شوتكي مساعدة. كما هو موضح في الشكل 6ن، يتم توليد BIEF بين مراحل أشباه الموصلات والمراحل المختلطة في Mo-MXene/Mo-metal sulfide، مما يسهل تدفق الإلكترونات. بين المرحلة المعدنية Mo-MXene ومرحلة أشباه الموصلات metal sulfide، تنحني نطاقات الطاقة لأشباه الموصلات عند الواجهة لتشكيل حاجز شوتكي. تتدفق الإلكترونات من metal sulfide إلى Mo-MXene، مما يخلق مجالًا كهربائيًا موجهًا من metal sulfide إلى Mo-MXene. كما أن تشكيل حاجز شوتكي يزيد من مقاومة الواجهة، مما يؤدي إلى تراكم الشحنات. عندما تتعرض الموجات الكهرومغناطيسية، تحول الشحنة في الواجهة طاقة EMW إلى طاقة حرارية من خلال سلوك الاستقطاب، مما يحسن أداء امتصاص EMW.

3.3 محاكاة DFT وآليات الامتصاص

للتحقق نظريًا من توزيع سحابة الإلكترون وتأثير BIEF في الهياكل غير المتجانسة، يتم حساب كثافة الشحنة التفاضلية من خلال محاكاة نظرية الوظائف الكثيفة (DFT). تمثل المنطقة الزرقاء-الخضراء استهلاك الإلكترونات وتمثل المنطقة الصفراء تراكم الإلكترونات. يظهر الفرق في كثافة الشحنة لنموذج الهيكل غير المتجانس في الأشكال 7a و7b وS44a وS44b، حيث يحدث تراكم الإلكترونات حول ذرة الموليبدينوم في Mo-MXene، بينما يحدث استهلاك الإلكترونات حول تظهر خريطة كثافة الشحنة التفاضلية المقابلة هجرة إلكترونات قوية وعفوية من إلى الرفيع للغاية تعمل النانو شيت كمنصة موصلة،
التحكم في نقل الشحنة داخل الهيكل غير المتجانس. عندما يتم إضافة القصدير، يظهر مخطط كثافة الشحنة التفاضلية أن الإلكترونات تتدفق من إلى ثم إلى مو-ميكسين (الأشكال 7c و d و S44c و d). هذا يُظهر أنه عند واجهة أشباه الموصلات، تتجمع الإلكترونات على . عند واجهة أشباه الموصلات والمعادن، تتجمع الإلكترونات على Mo-MXene. وفقًا لهذه النتائج، يمكن تشكيل عدة BIEF في Mo-MXene/Mo-Sn sulfide. عندما يتم بناء تقاطعات أشباه الموصلات وتقاطعات موت-شوتكي في ، و تتغير كثافة الإلكترونات لكثافة الحالات المدارية الكلية (TDOS) لمركبات Mo-MXene/Mo-Sn الكبريتية (الشكل S45) [59]. وهذا يشير إلى أن بناء BIEF يساعد في تعديل قدرة هجرة الإلكترونات لمركبات Mo-MXene/Mo-Sn الكبريتية. هذه النتيجة تؤكد المفهوم المقترح أعلاه وتثبت أيضًا ظاهرة نقل الإلكترونات الموجودة في XPS. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن ينظم BIEF الناتج قدرة فقدان العزل ويعزز الاستقرار الداخلي للبنية غير المتجانسة. هذه هي المفتاح لفهم أداء الامتصاص الفعال لبنية Mo-MXene/Mo-Sn الكبريتية.
استنادًا إلى النتائج والتحليل أعلاه، يتم تصوير آلية امتصاص EMW لمركبات Mo-MXene/Mo-metal sulfides في الشكل 7e-h. نموذج فقدان العزل لمركبات Mo-MXene/Mo-metal sulfides موضح في الشكل 7e، حيث تمثل التروس الثلاثة لمركبات Mo-MXene، وأن الكبريتيدات المعدنية مترابطة. عندما يتواجد تقاطع أشباه الموصلات وتقاطع موت-شوتكي معًا، يتم توليد BIEF فريد بين الاثنين، مما يؤثر على قدرة نقل الإلكترونات ويؤدي إلى ظهور خسارة عازلة ممتازة (الشكل 7e، f). وهذا يشكل الآلية الرئيسية لامتصاص EMW لمركبات Mo-MXene/Mo-metal sulfides. كما لوحظ في أنظمة Mo-MXene/Mo-metal sulfides وMo-MXene/metal sulfides وmetal sulfides، لديه موصلية كهربائية عالية وبمجرد تشكيله، يمكن أن يساهم في الفقدان الموصل [61]. في مجال مغناطيسي متناوب، كل من المجموعات الوظيفية السطحية لمو-ماكسين والعيوب السطحية لـ تعمل كمراكز استقطاب، مما يدفع ثنائيات القطب للخضوع لعمليات الاستقطاب (الشكل 7g) [65، 66]. علاوة على ذلك، تعزز Mo-MXene/Mo-metal sulfides إنشاء واجهات متعددة، مثل -كبريتيد معدني (شبه موصل-شبه موصل)، – (شبه موصل-معدن)، وكبريتيدات المعادن- Mo-MXene (شبه موصل-معدن) (الشكل 7h)، مما يعزز الاستقطاب بين الواجهات. يظهر BIEF المبني في هيكل Mo-MXene/ Mo-Kبريتيد المعدن تغييرات في الطاقة
الشكل 7 كثافة الشحنة التفاضلية لـ و نماذج الكبريتيد، حيث تمثل المنطقة الزرقاء-الخضراء استهلاك الإلكترونات وتمثل المنطقة الصفراء تراكم الإلكترونات. رسم تخطيطي لآلية امتصاص EMW لهياكل الهتروستركتورات شبه الموصلات المعدنية الكبريتيدية Mo-MXene/Mo.
هيكل النطاق، الذي يعزز استرخاء الاستقطاب التذبذبي للشحنات السطحية في بيئة مجال كهربائي متناوب [59]. على وجه التحديد، الفجوة في مستويات طاقة فيرمي بين أشباه الموصلات ويسبب كبريتيدات المعادن شبه الموصلة انحناء نطاقات الطاقة شبه الموصلة عند الواجهة. هذه الظاهرة تحفز تدفق الإلكترونات بين مراحل شبه الموصل، مما يولد BIEF. عند الواجهة، تتجمع الإلكترونات الحرة، مكونة هيكلًا مشابهًا للمكثف. ثانيًا، الفرق في الطاقة بين المرحلة المعدنية Mo-MXene ومراحل شبه الموصل ( وكبريتيد المعدن) يؤدي إلى تشكيل حاجز شوتكي. تتدفق الإلكترونات من كبريتيدات المعادن إلى Mo-MXene، مما يخلق مجالًا كهربائيًا موجهًا من كبريتيدات المعادن إلى Mo-MXene. كما أن هذه الحواجز الشوتكية تزيد من المقاومة البينية، مما يؤدي إلى تراكم الشحنات الفضائية. يؤثر الموجات الكهرومغناطيسية الساقطة على الشحنات المتراكمة عند كل من واجهة أشباه الموصلات-أشباه الموصلات وواجهة أشباه الموصلات-المعدن لتحويل طاقة الموجات الكهرومغناطيسية إلى طاقة حرارية من خلال سلوك الاستقطاب. الوفرة تعمل الأوراق النانوية المزروعة على سلف مو-ماكسين على تعزيز احتمالية الانعكاسات والانكسارات المتعددة لموجات EM الساقطة. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي العينة على دوامات
الخسارة الحالية، الرنين الطبيعي، ورنين التبادل، جميعها تساهم في سعة خسارة المغناطيسية. وبالتالي، من خلال بناء تقاطعات أشباه الموصلات وتقاطعات موت-شوتكي بين Mo-MXene، ، وكبريتيدات المعادن، تم تحسين قدرة فقدان العازل لمركبات Mo-MXene/كبريتيدات المعادن بشكل كبير، مما يعزز أداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية. آليات الفقد التي لها أكبر تأثير على تضعيف الموجات الكهرومغناطيسية هي بشكل رئيسي الفقد المتعلق بالاستقطاب الناتج عن BIEF [67]. تؤكد نتائجنا أن استخدام مواد من المرحلة المختلطة بين أشباه الموصلات والمعادن أو المواد ذات المرحلة الواحدة فقط يؤدي إلى أداء ضعيف في امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية. إن البناء الناجح لمراحل هجينة من أشباه الموصلات-أشباه الموصلات-المعادن له تأثير إيجابي كبير على تحسين أداء الامتصاص.

4 الاستنتاجات

باختصار، نقدم استراتيجية جديدة لتصنيع مواد امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية عالية الأداء من خلال بناء هياكل متعددة غير متجانسة من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن، بما في ذلك أشباه الموصلات.
تقاطعات وتقاطعات موت-شوتكي. يُظهر سلوك توليد واستقطاب BIEF أنه عامل رئيسي في تحسين خصائص امتصاص EMW، استنادًا إلى النتائج التجريبية والحسابات النظرية. بناءً على هذه الاستراتيجية المبتكرة، أجرينا تقييمًا مقارنًا لجميع العينات ضمن نظام Sn، وكشفنا أن تحقيق الهياكل غير المتجانسة من أشباه الموصلات-أشباه الموصلات-المعادن بنجاح يؤدي إلى أداء متميز. كنتيجة ملحوظة لهذه الطريقة، يظهر Mo-MXene/ Mo-Sn sulfide قدرات ملحوظة في امتصاص EMW مع قيمة -70.6 ديسيبل عند سمك مطابق يبلغ فقط 1.885 مم، مصحوبة بنطاق واسع من EAB يصل إلى 3.92 جيجاهرتز. تم التحقق من صحة النتائج بشكل إضافي من خلال محاكاة RCS التي تؤكد إمكانية التطبيق العملي لمركب Mo-MXene/Mo-Sn sulfide في الكشف المضاد للرادار. علاوة على ذلك، كشفت تحقيقاتنا عن استثنائية القيم ( ) في نطاق C -band و X -band، مع سماكات متطابقة تقل عن 5 مم. علاوة على ذلك، يمكن توسيع هذا النهج الاستراتيجي ليشمل مركبات MXene/Mo-metal sulfides الأخرى (المعدنية ، Zn ، و Cu ) من خلال اختيار أيونات معدنية مختلفة. وبالتالي، لا يقتصر هذا العمل على وضع إرشادات مبتكرة لتصميم الهياكل فحسب، بل يقدم أيضًا طريقًا جديدًا لأبحاث مواد أشباه الموصلات في مجال امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية. إن التكامل الناجح للهياكل غير المتجانسة من أشباه الموصلات وأشباه الموصلات والمعادن يمثل طريقًا لتعزيز قدرات امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية بشكل كبير ويمهد الطريق لتطورات جديدة في هذا المجال.
الشكر والتقدير تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم 22269010، 52231007، 12327804، T2321003، 22088101)، مؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة جيانغشي (رقم 20224BAB214021)، خطة الألفين في مقاطعة جيانغشي، البرنامج البحثي الكبير لصناعة السيراميك في جينغdezhen (رقم 2023ZDGG002)، ووزارة العلوم والتكنولوجيا في الصين (مشروع 973 رقم 2021YFA1200600).

الإعلانات

تعارض المصالح يعلن المؤلفون عدم وجود تعارض في المصالح. ليس لديهم أي مصالح مالية متنافسة معروفة أو علاقات شخصية قد تبدو أنها تؤثر على العمل المبلغ عنه في هذه الورقة.
الوصول المفتوح هذه المقالة مرخصة بموجب رخصة المشاع الإبداعي النسب 4.0 الدولية، التي تسمح بالاستخدام والمشاركة والتكيف والتوزيع وإعادة الإنتاج بأي وسيلة أو صيغة، طالما أنك تعطي الائتمان المناسب للمؤلفين الأصليين والمصدر، وتوفر رابطًا لرخصة المشاع الإبداعي، وتوضح ما إذا تم إجراء تغييرات. الصور أو أي طرف ثالث
المواد في هذه المقالة مشمولة في رخصة المشاع الإبداعي للمقالة، ما لم يُشار إلى خلاف ذلك في سطر الائتمان للمادة. إذا لم تكن المادة مشمولة في رخصة المشاع الإبداعي للمقالة وكان استخدامك المقصود غير مسموح به بموجب اللوائح القانونية أو يتجاوز الاستخدام المسموح به، فستحتاج إلى الحصول على إذن مباشرة من صاحب حقوق الطبع والنشر. لعرض نسخة من هذه الرخصة، قم بزيارةhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
معلومات إضافية النسخة الإلكترونية تحتوي على مواد إضافية متاحة علىhttps://doi.org/10.1007/س40820-024-01449-7.

References

  1. Y. Xia, W. Gao, C. Gao, A review on graphene-based electromagnetic functional materials: electromagnetic wave shielding and absorption. Adv. Funct. Mater. 32, 2204591 (2022). https://doi.org/10.1002/adfm. 202204591
  2. J. Yan, Q. Zheng, S. Wang, Y. Tian, W. Gong et al., Multifunctional organic-inorganic hybrid perovskite microcrystalline engineering and electromagnetic response switching multi-band devices. Adv. Mater. 35, 2300015 (2023). https:// doi.org/10.1002/adma. 202300015
  3. F. Pan, K. Pei, G. Chen, H. Guo, H. Jiang et al., Integrated electromagnetic device with on-off heterointerface for intelligent switching between wave-absorption and wave-transmission. Adv. Funct. Mater. 33(49), 2306599 (2023). https://doi. org/10.1002/adfm. 202306599
  4. R. Song, B. Mao, Z. Wang, Y. Hui, N. Zhang et al., Comparison of copper and graphene-assembled films in 5G wireless communication and THz electromagnetic-interference shielding. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 120, e2209807120 (2023). https://doi.org/10.1073/pnas. 2209807120
  5. H. Jiang, L. Cai, F. Pan, Y. Shi, J. Cheng et al., Ordered heterostructured aerogel with broadband electromagnetic wave absorption based on mesoscopic magnetic superposition enhancement. Adv. Sci. 10(21), 2301599 (2023). https://doi. org/10.1002/advs. 202301599
  6. Y. Hou, Z. Sheng, C. Fu, J. Kong, X. Zhang, Hygroscopic holey graphene aerogel fibers enable highly efficient moisture capture, heat allocation and microwave absorption. Nat. Commun. 13, 1227 (2022). https://doi.org/10.1038/ s41467-022-28906-4
  7. J. Cheng, H. Zhang, H. Wang, Z. Huang, H. Raza et al., Tailoring self-polarization of bimetallic organic frameworks with multiple polar units toward high-performance consecutive multi-band electromagnetic wave absorption at gigahertz. Adv. Funct. Mater. 32(24), 2201129 (2022). https://doi.org/10.1002/ adfm. 202201129
  8. Y. Liu, X. Zhou, Z. Jia, H. Wu, G. Wu, Oxygen vacancyinduced dielectric polarization prevails in the electromagnetic wave-absorbing mechanism for Mn-based MOFs-derived
    composites. Adv. Funct. Mater. 32, 2204499 (2022). https:// doi.org/10.1002/adfm. 202204499
  9. B. Li, H. Tian, L. Li, W. Liu, J. Liu et al., Graphene-assisted assembly of electrically and magnetically conductive ceramic nanofibrous aerogels enable multifunctionality. Adv. Funct. Mater. (2024). https://doi.org/10.1002/adfm. 202314653
  10. L. Gai, Y. Wang, P. Wan, S. Yu, Y. Chen et al., Compositional and hollow engineering of silicon carbide/carbon microspheres as high-performance microwave absorbing materials with good environmental tolerance. Nano-Micro Lett. 16, 167 (2024). https://doi.org/10.1007/s40820-024-01369-6
  11. F. Pan, M. Ning, Z. Li, D. Batalu, H. Guo et al., Sequential architecture induced strange dielectric-magnetic behaviors in ferromagnetic microwave absorber. Adv. Funct. Mater. 33, 2300374 (2023). https://doi.org/10.1002/adfm. 202300374
  12. M. He, J. Hu, H. Yan, X. Zhong, Y. Zhang et al., Shape anisotropic chain-like CoNi /polydimethylsiloxane composite films with excellent low-frequency microwave absorption and high thermal conductivity. Adv. Funct. Mater. (2024). https://doi. org/10.1002/adfm. 202316691
  13. K. Zhang, Y. Liu, Y. Liu, Y. Yan, G. Ma et al., Tracking regulatory mechanism of trace Fe on graphene electromagnetic wave absorption. Nano-Micro Lett. 16, 66 (2024). https://doi. org/10.1007/s40820-023-01280-6
  14. J. Cheng, Y. Jin, J. Zhao, Q. Jing, B. Gu et al., From VIB- to VB-group transition metal disulfides: structure engineering modulation for superior electromagnetic wave absorption. Nano-Micro Lett. 16, 29 (2024). https://doi.org/10.1007/ s40820-023-01247-7
  15. M. Ning, P. Jiang, W. Ding, X. Zhu, G. Tan et al., Phase manipulating toward molybdenum disulfide for optimizing electromagnetic wave absorbing in gigahertz. Adv. Funct. Mater. 31(19), 2011229 (2021). https://doi.org/10.1002/ adfm. 202011229
  16. J. Liang, F. Ye, Y. Cao, R. Mo, L. Cheng et al., Defectengineered graphene/ multilayer alternating core-shell nanowire membrane: a plainified hybrid for broadband electromagnetic wave absorption. Adv. Funct. Mater. 32, 2200141 (2022). https://doi.org/10.1002/adfm. 202200141
  17. J. Wang, L. Liu, S. Jiao, K. Ma, J. Lv et al., Hierarchical carbon fiber@MXene@MoS core-sheath synergistic microstructure for tunable and efficient microwave absorption. Adv. Funct. Mater. 30(45), 2002595 (2020). https://doi.org/ 10.1002/adfm. 202002595
  18. X. Wu, S. Xie, H. Zhang, Q. Zhang, B. Sels et al., Metal sulfide photocatalysts for lignocellulose valorization. Adv. Mater. 33(50), 2007129 (2021). https://doi.org/10.1002/ adma. 202007129
  19. Y. Dong, X. Zhu, F. Pan, Z. Xiang, X. Zhang et al., Fireretardant and thermal insulating honeycomb-like nanosheets@3D porous carbon hybrids for high-efficiency electromagnetic wave absorption. Chem. Eng. J. 426, 131272 (2021). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131272
  20. Z. Tang, L. Xu, C. Xie, L. Guo, L. Zhang et al., Synthesis of @expanded graphite with crystal/amorphous heterointerface and defects for electromagnetic wave absorption.
Nat. Commun. 14, 5951 (2023). https://doi.org/10.1038/ s41467-023-41697-6
21. L. Xing, X. Li, Z. Wu, X. Yu, J. Liu et al., 3D hierarchical local heterojunction of for enhanced microwave absorption. Chem. Eng. J. 379, 122241 (2020). https://doi. org/10.1016/j.cej.2019.122241
22. Y. Zhang, K. Ruan, K. Zhou, J. Gu, Controlled distributed hollow microspheres on thermally conductive polyimide composite films for excellent electromagnetic interference shielding. Adv. Mater. 35(16), 2211642 (2023). https:// doi.org/10.1002/adma. 202211642
23. L. Liang, Q. Li, X. Yan, Y. Feng, Y. Wang et al., Multifunctional magnetic MXene/graphene aerogel with superior electromagnetic wave absorption performance. ACS Nano 15(4), 6622-6632 (2021). https://doi.org/10. 1021/acsnano.0c09982
24. B. Li, N. Wu, Y. Yang, F. Pan, C. Wang et al., Graphene oxide-assisted multiple cross-linking of MXene for largearea, high-strength, oxidation-resistant, and multifunctional films. Adv. Funct. Mater. 33(11), 2213357 (2023). https:// doi.org/10.1002/adfm. 202213357
25. M. Li, Y. Sun, D. Feng, K. Ruan, X. Liu et al., Thermally conductive polyvinyl alcohol composite films via introducing hetero-structured MXene@silver fillers. Nano Res. 16(5), 7820-7828 (2023). https://doi.org/10.1007/ s12274-023-5594-1
26. Y. Zhang, K. Ruan, Y. Guo, J. Gu, Recent advances of MXenes-based optical functional materials. Adv. Photonics Res. 4(12), 2300224 (2023). https://doi.org/10.1002/adpr. 202300224
27. L. Chen, L. Yue, X. Wang, S. Wu, W. Wang et al., Synergistically accelerating adsorption-electrocataysis of sulfur species via interfacial built-in electric field of -MXene Mott-Schottky heterojunction in Li-S batteries. Small 19(15), 2206462 (2023). https://doi.org/10.1002/smll. 202206462
28. J. Choi, Y. Kim, S. Cho, K. Park, H. Kang et al., In situ formation of multiple schottky barriers in a MXene film and its application in highly sensitive gas sensors. Adv. Funct. Mater. 30(40), 2003998 (2020). https://doi.org/10.1002/adfm. 202003998
29. X. Zhao, M. Liu, Y. Wang, Y. Xiong, P. Yang et al., Designing a built-in electric field for efficient energy electrocatalysis. ACS Nano 16(12), 19959-19979 (2022). https://doi.org/10. 1021/acsnano.2c09888
30. S. Bai, J. Jiang, Q. Zhang, Y. Xiong, Steering charge kinetics in photocatalysis: intersection of materials syntheses, characterization techniques and theoretical simulations. Chem. Soc. Rev. 44(10), 2893-2939 (2015). https://doi.org/10.1039/ C5CS00064E
31. M. Eshete, X. Li, L. Yang, X. Wang, J. Zhang et al., Charge steering in heterojunction photocatalysis: general principles, design, construction, and challenges. Small Sci. 3(3), 2200041 (2023). https://doi.org/10.1002/smsc. 202200041
32. Y. Dong, Y. Liu, Y. Hu, K. Ma, H. Jiang et al., Boosting reaction kinetics and reversibility in Mott-Schottky
heterojunctions for enhanced lithium storage. Sci. Bull. 65(17), 1470-1478 (2020). https://doi.org/10.1016/j.scib. 2020.05.007
33. M. Saraf, B. Chacon, S. Ippolito, R. Lord, M. Anayee et al., Enhancing charge storage of MXene by partial oxidation. Adv. Funct. Mater. 34(1), 2306815 (2023). https://doi. org/10.1002/adfm. 202306815
34. B. Anasori, Y. Xie, M. Beidaghi, J. Lu, B. Hosler et al., Two-dimensional, ordered, double transition metals carbides (MXenes). ACS Nano 9(10), 9507-9516 (2015). https://doi. org/10.1021/acsnano.5b03591
35. X. Zeng, X. Jiang, Y. Ning, F. Hu, B. Fan, Construction of dual heterogeneous interface between zigzag-like Mo-MXene nanofibers and small CoNi@NC nanoparticles for electromagnetic wave absorption. J. Adv. Ceram. 12(8), 1562-1576 (2023). https://doi.org/10.26599/JAC.2023.9220772
36. Y. Sun, K. Liu, X. Hong, M. Chen, J. Kim et al., Probing local strain at -metal boundaries with surface plasmonenhanced Raman scattering. Nano Lett. 14(9), 5329-5334 (2014). https://doi.org/10.1021/n15023767
37. X. Wang, T. Zhu, S. Chang, Y. Lu, W. Mi et al., 3D nest-like architecture of core-shell composites with tunable microwave absorption performance. ACS Appl. Mater. Interfaces 12(9), 11252-11264 (2020). https://doi.org/ 10.1021/acsami.9b23489
38. L. Huang, L. Zhao, Y. Zhang, Y. Chen, Q. Zhang et al., Selflimited on-site conversion of nanodots into vertically aligned ultrasmall monolayer for efficient hydrogen evolution. Adv. Energy Mater. 8(21), 1800734 (2018). https://doi. org/10.1002/aenm. 201800734
39. J. Liu, H. Liang, B. Wei, J. Yun, L. Zhang et al., “Matryoshka Doll” heterostructures induce electromagnetic parameters fluctuation to tailor electromagnetic wave absorption. Small Struct. 4(7), 2200379 (2023). https://doi.org/10.1002/sstr. 202200379
40. J. Liu, L. Zhang, H. Wu, Anion-doping-induced vacancy engineering of cobalt sulfoselenide for boosting electromagnetic wave absorption. Adv. Funct. Mater. 32(26), 2200544 (2022). https://doi.org/10.1002/adfm. 202200544
41. X. Zeng, C. Zhao, Y. Yin, T. Nie, N. Xie et al., Construction of nanosheets-covered MXene heterostructure for remarkable electromagnetic microwave absorption. Carbon 193, 26-34 (2022). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.03. 029
42. Y. Liu, P. Zhang, N. Sun, B. Anasori, Q. Zhu et al., Selfassembly of transition metal oxide nanostructures on MXene nanosheets for fast and stable lithium storage. Adv. Mater. 30(23), 1707334 (2018). https://doi.org/10.1002/adma. 20170 7334
43. X. Jiang, Q. Wang, L. Song, H. Lu, H. Xu et al., Enhancing electromagnetic wave absorption with core-shell structured nanospheres. Carbon Energy (2024). https://doi.org/10.1002/cey2.502
44. Q. Xi, F. Xie, J. Liu, X. Zhang, J. Wang et al., In situ formation Schottky junction for accelerating photocatalytic hydrogen evolution kinetics: manipulation of local
coordination and electronic structure. Small 19(24), 2300717 (2023). https://doi.org/10.1002/smll. 202300717
45. F. Hu, F. Zhang, X. Wang, Y. Li, H. Wang et al., Ultrabroad band microwave absorption from hierarchical hybrids via annealing treatment. J. Adv. Ceram. 11(9), 1466-1478 (2022). https://doi.org/10.1007/ s40145-022-0624-0
46. J. Liu, Z. Jia, W. Zhou, X. Liu, C. Zhang et al., Self-assembled magnetic ferrite nanocomposite for highefficiency microwave absorption. Chem. Eng. J. 429, 132253 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132253
47. X. Zeng, H. Zhang, R. Yu, G. Stucky, J. Qiu, A phase and interface co-engineered @ NiFeP @ NPS-C hierarchical heterostructure for sustainable oxygen evolution reaction. J. Mater. Chem. A 11(26), 14272-14283 (2023). https:// doi.org/10.1039/D3TA01993D
48. Z. Gao, Z. Ma, D. Lan, Z. Zhao, L. Zhang et al., Synergistic polarization loss of -based multiphase solid solution for electromagnetic wave absorption. Adv. Funct. Mater. 32, 2112294 (2022). https://doi.org/10.1002/adfm. 202112294
49. T. Zeng, G. Chen, Q. Peng, D. Feng, Q. Wang, Nano embedded in nitrogenous-carbon compounds for long-life and high-rate cycling sodium-ion batteries. ChemSusChem 14(11), 2383-2392 (2021). https://doi.org/10.1002/cssc. 202100615
50. J. Liu, L. Zhang, D. Zang, H. Wu, A competitive reaction strategy toward binary metal sulfides for tailoring electromagnetic wave absorption. Adv. Funct. Mater. 31(45), 2105018 (2021). https://doi.org/10.1002/adfm. 202105018
51. X. Zeng, C. Zhao, X. Jiang, R. Yu, R. Che, Functional tailoring of multi-dimensional pure MXene nanostructures for significantly accelerated electromagnetic wave absorption. Small 19(41), 2303393 (2023). https://doi.org/10.1002/smll. 20230 3393
52. Q. Tang, Z. Zhou, P. Shen, Are MXenes promising anode materials for Li ion batteries? Computational studies on electronic properties and Li storage capability of and monolayer. J. Am. Chem. Soc. 134(40), 16909-16916 (2012). https://doi.org/10.1021/ja308463r
53. Z. Chen, J. Zhang, L. Ni, D. Sheng, R. Gao et al., Improving electromagnetic wave absorption property of metal borides/ carbon nanocomposites by magnetic-electric balance and ion substitution tuning strategy. Carbon 221, 118901 (2024). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.118901
54. A. Xie, D. Sheng, W. Liu, Y. Chen, S. Cheng, Enhancing electromagnetic absorption performance of Molybdate@Carbon by metal ion substitution. J. Mater. Sci. Technol. 163, 92-100 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.05.004
55. Y. Jiao, Z. Dai, M. Feng, J. Luo, Y. Xu, Electromagnetic absorption behavior regulation in bimetallic polyphthalocyanine derived CoFe -alloy/C 0D/2D nanocomposites. Mater. Today Phys. 33, 101058 (2023). https://doi.org/10.1016/j. mtphys.2023.101058
56. T. Gao, R. Zhao, Y.X. Li, Z. Zhu, C. Hu et al., Sub-nanometer Fe clusters confined in carbon nanocages for boosting dielectric polarization and broadband electromagnetic wave
absorption. Adv. Funct. Mater. 32(31), 2204370 (2022). https://doi.org/10.1002/adfm. 202204370
57. A. Xie, Z. Ma, Z. Xiong, W. Li, L. Jiang et al., Conjugate ferrocene polymer derived magnetic nanocomposites for electromagnetic absorption application. J. Mater. Sci. Technol. 175, 125-131 (2024). https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.08. 016
58. K. Cole, R. Cole, Dispersion and absorption in dielectrics I. Alternating current characteristics. J. Chem. Phys. 9, 341-351 (1941). https://doi.org/10.1063/1.1750906
59. Z. Gao, A. Iqbal, T. Hassan, S. Hui, H. Wu et al., Tailoring built-in electric field in a self-assembled zeolitic imidazolate framework/MXene nanocomposites for microwave absorption. Adv. Mater. (2024). https://doi.org/10.1002/adma. 202311411
60. A. Xie, R. Guo, L. Wu, W. Dong, Anion-substitution interfacial engineering to construct hierarchical nanocomposites for broadband electromagnetic wave absorption. J. Colloid Interf. Sci. 651, 1-8 (2023). https://doi.org/10.1016/j. jcis.2023.07.169
61. Z. Li, L. Zhang, H. Wu, A regulable polyporous graphite/ melamine foam for heat conduction, sound absorption and electromagnetic wave absorption. Small 20(11), 2305120 (2024). https://doi.org/10.1002/smll. 202305120
62. C. Wei, L. Shi, M. Li, M. He, M. Li et al., Hollow engineering of sandwich NC@Co/NC@MnO2 composites toward strong wideband electromagnetic wave attenuation. J. Mater. Sci.
Technol. 175, 194-203 (2024). https://doi.org/10.1016/j.jmst. 2023.08.020
63. Y. Liu, X. Wei, X. He, J. Yao, R. Tan et al., Multifunctional shape memory composites for Joule heating, self-healing, and highly efficient microwave absorption. Adv. Funct. Mater. 33(5), 2211352 (2023). https://doi.org/10.1002/adfm. 20221 1352
64. X. Liu, W. Ma, Z. Qiu, T. Yang, J. Wang et al., Manipulation of impedance matching toward 3D-printed lightweight and stiff MXene based aerogels for consecutive multiband tunable electromagnetic wave absorption. ACS Nano 17(9), 8420-8432 (2023). https://doi.org/10.1021/acsnano.3c00338
65. J. Wen, G. Chen, S. Hui, Z. Li, J. Yun et al., Plasma induced dynamic coupling of microscopic factors to collaboratively promote EM losses coupling of transition metal dichalcogenide absorbers. Adv. Powder Mater. 3(3), 100180 (2024). https://doi.org/10.1016/j.apmate.2024.100180
66. H. Liang, S. Hui, G. Chen, H. Shen, J. Yun et al., Discovery of deactivation phenomenon in electromagnetic wave absorbent and its reactivation mechanism. Small Methods (2024). https://doi.org/10.1002/smtd. 202301600
67. S. Hui, X. Zhou, L. Zhang, H. Wu, Constructing multiphaseinduced interfacial polarization to surpass defect-induced polarization in multielement sulfide absorbers. Adv. Sci. 11(6), 2307649 (2024). https://doi.org/10.1002/advs. 202307649
  1. Xiaojun Zeng and Xiao Jiang contributed equally to this work.
    Xiaojun Zeng, zengxiaojun@jcu.edu.cn; Renchao Che, rcche@fudan.edu.cn
    School of Materials Science and Engineering, Jingdezhen Ceramic University, Jingdezhen 333403, People’s Republic of China
    School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, People’s Republic of China
    Laboratory of Advanced Materials, Shanghai Key Lab of Molecular Catalysis and Innovative Materials, Academy for Engineering and Technology, Fudan University, Shanghai 200438, People’s Republic of China
    Zhejiang Laboratory, Hangzhou 311100, People’s Republic of China

Journal: Nano-Micro Letters, Volume: 16, Issue: 1
DOI: https://doi.org/10.1007/s40820-024-01449-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38861114
Publication Date: 2024-06-11

Cite as
Nano-Micro Lett.
(2024) 16:213
Received: 4 April 2024
Accepted: 18 May 2024
Published online: 11 June 2024
© The Author(s) 2024

Constructing Built-In Electric Fields with Semiconductor Junctions and Schottky Junctions Based on Mo-MXene/Mo-Metal Sulfides for Electromagnetic Response

Xiaojun Zeng , Xiao Jiang , Ya Ning , Yanfeng Gao , Renchao Che

HIGHLIGHTS

  • Mo-MXene/Mo-metal sulfides with semiconductor junctions and Mott-Schottky junctions are designed.
  • Built-in electric field are constructed in semiconductor-semiconductor-metal heterostructure, enhancing dielectric polarization and impedance matching.
  • Density functional theory calculations and Radar cross-section simulations confirmed the excellent electromagnetic wave absorption ability of heterostructures.

Abstract

The exploration of novel multivariate heterostructures has emerged as a pivotal strategy for developing high-performance electromagnetic wave (EMW) absorption materials. However, the loss mechanism in traditional heterostructures is relatively simple, guided by empirical observations, and is not monotonous. In this work, we presented a novel semiconductor-semiconductor-metal heterostructure system, Mo-MXene/Mo-metal sulfides (metal=Sn, , and Cu ), including semiconductor junctions and Mott-Schottky junctions. By skillfully combining these distinct functional components (Mo-MXene, , metal sulfides), we can engineer a multiple heterogeneous interface with superior absorption capabilities, broad effective absorption bandwidths, and ultrathin matching thickness. The successful establishment of semiconductor-semiconductor-metal heterostructures gives rise to a built-in electric field that intensifies electron transfer, as confirmed by density functional theory, which collaborates with multiple dielectric polarization mechanisms to substantially amplify EMW absorption. We detailed a successful synthesis of a series of Mo-MXene/Mo-metal sulfides featuring both semiconductorsemiconductor and semiconductor-metal interfaces. The achievements were most pronounced in Mo-MXene/Mo-Sn sulfide, which achieved remarkable reflection loss values of -70.6 dB at a matching thickness of only 1.885 mm . Radar cross-section calculations indicate that these MXene/Mo-metal sulfides have tremendous potential in practical military stealth technology. This work marks a departure from conventional component design limitations and presents a novel pathway for the creation of advanced MXene-based composites with potent EMW absorption capabilities.

KEYWORDS Semiconductor-semiconductor-metal heterostructure; Semiconductor junctions; Mott-Schottky junctions; Built-in electric field; Electromagnetic wave absorption

1 Introduction

In light of the rapid advancements in electronic technology in the domains of 5G communication and military applications, there has been a significant development of electromagnetic wave (EMW) absorption materials, which play a pivotal role as responsive materials in the realm of EMW technology [1-4]. Furthermore, in response to escalating concerns about electromagnetic pollution, heightened attention has been directed toward efficient EMW absorption materials, such as carbon-based substances, metal compounds, metal-organic framework (MOF) derivatives, and MXene in recent times [5-8]. These absorption materials have been crafted with a keen focus on fulfilling distinct EMW absorption criteria. These criteria encompass diverse facets including robust absorption capabilities, adaptability to harsh environments, and broad effective absorption bandwidths (EAB) [9]. However, the pursuit of a single material capable of satisfying all these requisites while simultaneously achieving excellent impedance matching remains a formidable challenge [10-12]. As a result, there exists an imperative to synergistically integrate diverse materials with complementary properties [13]. This strategic amalgamation not only addresses specific EMW absorption mandates, but also leverages the synergy of different components to create a unique and effective solution.
Two-dimensional (2D) materials often have unique electronic states, such as quantum-limited-domain effects, attenuated Coulomb shielding effects, etc. As an example of 2D transition metal sulfides (TMDs), possesses a trilayer structure consisting of S-Mo-S layers. This distinctive architecture, characterized by a trilayer stacked atomic configuration connected via van der Waals forces, facilitates rapid charge transfer. has emerged as a notable contender in the EMW absorption field, attributed to its ease of fabrication, cost-effectiveness, and semiconductor attributes [14]. However, absorbers inherent challenges related to inadequate electrical conductivity and lack of edge sites, which resulted in suboptimal EMW absorption performance [15]. It has been discerned that adding other materials such as graphene, MXene, and semiconductor materials to can enhance EMW absorption to some degree [16, 17]. Furthermore, the creation of a heterojunction between two semiconductors is also a promising avenue to improve absorption capacity [14]. Similarly, metal sulfides (metal=Sn, Fe, Mn,
, and Cu ) have received great attention as a class of semiconductor that can be used to construct heterojunctions. This is mainly because metal sulfides typically have narrow band gaps ( ) and exhibit good EMW absorption properties when combined with other semiconductors [18-20]. Generally, a larger band gap makes it more difficult for electrons to be excited from the valence band to the conduction band, resulting in lower electrical conductivity. For example, Xing and co-workers created 3D layered composites with heterojunctions through a straightforward hydrothermal process. This heterojunction leads to close ohmic contacts and generates a local electric field, resulting in substantial enhancements in absorption performance [21]. Based on the insights garnered from these precedents, we contemplate the establishment of semiconductor heterojunctions by incorporating metal sulfides into the matrix. This strategic integration aims to engender a built-in electric field (BIEF) at the interface, thereby enhancing the EMW absorption capacity of semiconductor material.
As a novel 2D material, MXene has garnered substantial attention in terms of EMW shielding and EMW absorption [22-25]. Notably, MXene boasts metallic conductivity and a heightened density of electronic states proximate to the Fermi energy level, rendering it a promising electron donor that can significantly contribute to the realization of BIEF at the interface [26]. For instance, Chen et al. demonstrated the creation of -MXene Mott-Schottky heterostructures, featuring interfacial BIEF, by one-step hydrothermal growth of on the MXene surface [27]. Choi et al. achieved the construction of semiconductor/metal Schottky junctions by converting the edges of MXene into semiconductor material [28]. These findings emphasize that MXene with metallic properties can be used as a key element in the fabrication of Mott-Schottky heterojunctions, working with semiconductor materials to build multidimensional heterojunctions and generate interfacial BIEFs.
The concept of BIEF was initially proposed by the physics community in 1999, and has since been applied in fields such as energy storage, conversion, electrocatalysis, and zinc-air batteries [29]. Essentially, the creation of BIEF is contingent upon the charge redistribution stemming from the spontaneous flow of electrons at the interface. This can be realized by contacting two semiconductors with distinct work functions or by forming a Mott-Schottky heterojunction through the interaction of metal and semiconductor [29]. However,
researchers have identified inherent challenges associated with BIEF generated through semiconductor contacts. For instance, at the interface of semiconductor heterojunctions, a rapid recombination of accumulated electrons and holes often transpires within a short interval, thus affecting the establishment of interfacial BIEF [30, 31]. Fortunately, investigations have shown that Mott-Schottky heterojunctions established through interactions between metals and semiconductors can produce more robust interfacial BIEF and significantly enhance electron transfer [32]. By heterojunction engineering, the synergistic coupling effect between different interfaces can be exploited to improve the electronic states of 2D materials and obtain distinctive properties. Therefore, it is possible to design a multidimensional heterojunction with enhanced EMW absorption properties by combining the advantages of semiconductor junctions and Mott-Schottky junctions. In addition, this unique heterojunction may lead to more complex electronic states than a single semiconductor junction and Mott-Schottky junction, forming multiple BIEF and modulating the electron transfer capability to bring about a suitable dielectric loss capability. Although some researchers have sought to enhance EMW absorption performance through the construction of semiconductor and Mott-Schottky heterojunctions, the literature scarcely addresses the amalgamation of both types of junctions to heighten EMW absorption efficacy in ongoing research efforts.
Guided by these considerations, we devised and synthesized a novel material characterized by a semiconductor-semi-conductor-metal heterostructure. This intricate architecture contains synergistic heterojunctions composed of both semiconductor junctions and Mott-Schottky junctions. In this heterostructure, the artful combination of two distinct heterojunctions engenders a distinctive interfacial BIEF, orchestrating optimal electron transfer and appropriate impedance matching. This endeavor aimed to establish a universal approach that satisfies the requisites of both semiconductor and Mott-Schottky junctions by leveraging different semiconductor materials to form the corresponding heterojunctions. Consequently, we successfully engineered a series of Mo-MXene multi-heterostructures featuring semiconductor-semiconductor interfaces and semiconductor-metal interfaces through a facile hydrothermal approach. In this composite, nanosheets and metal sulfides (metal , and Cu ) were grown atop the Mo-MXene substrate. Given the semiconducting
nature of and metal sulfides (metal , , and Cu ), a semiconductor-semiconductor heterointerface with semiconductor junction properties arises between them. Moreover, a semiconductor-metal heterointerface characterized by Mott-Schottky characteristics emerges between Mo-MXene and the two semiconductor materials. The creation of these dual interfaces creates multiple BIEFs that accelerate fast electron transfer, thereby amplifying their dielectric loss capability. Meanwhile, the oscillating electromagnetic field prompts interface polarization, essentially bestowing a capacitor-like configuration that amplifies dielectric loss and enhances robust EMW absorption capabilities. Hence, the Mo-MXene/Mo-metal sulfide (metal , Zn , and Cu ) systems, featuring semiconductor-semiconduc-tor-metal heterointerfaces, exhibit remarkable EMW absorption performance.

2 Experimental

2.1 Chemicals

MAX ( mesh) was purchased from Kai Xi Ceramic Materials Co., Ltd. Hydrofluoric acid ( ), ammonium molybdate tetrahydrate , tin chloride pentahydrate ( ), iron chloride hexahydrate , manganese acetate tetrahydrate , cobalt nitrate hexahydrate , nickel nitrate hexahydrate , zinc nitrate hexahydrate ( ), cupric nitrate trihydrate , thiourea , and citric acid monohydrate ( ) were purchased from Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. and used directly without further purification.

2.2 Preparation of Mo-MXene

Mo-based MXene (Mo-MXene) was synthesized using the previously reported etching method [33]. Briefly, 1 g of was introduced into 30 mL of concentrated HF solution ( ) in a Teflon container and stirred magnetically at for 72 h . Subsequently, the solution
underwent centrifugation and subjected to multiple washes with deionized water. Finally, it was vacuum-dried at a temperature of for a duration of 24 h .

2.3 Preparation of Mo-MXene/MoS

To begin, 0.3322 g of and 0.6518 g of were introduced into 20 mL of deionized water and stirred for 30 min . Afterwards, 75 mg of and 41.3 mg of were added to the solution and stirred for 30 min . Finally, the mixed solution was transferred to a 50 mL Teflon vessel and subjected to hydrothermal reaction at for 18 h . After cooling, it underwent multiple washes with deionized water and ethanol, and then it was dried in a vacuum drying oven at for 24 h .

2.4 Preparation of Mo-MXene/Mo-Sn Sulfide

Initially, 0.3322 g of of , and 0.6518 g of were added to 20 mL of deionized water and agitated for 30 min . Afterwards, 75 mg of and 41.3 mg of were added to the solution and stirred for 30 min . Finally, the mixed solution was transferred to a 50 mL Teflon vessel and subjected to hydrothermal reaction at for 18 h . After cooling, it underwent multiple washes with deionized water and ethanol, and then it was dried in a vacuum drying oven at for 24 h .

2.5 Preparation of Mo-MXene/Mo-Metal Sulfides, Mo-MXene/Metal Sulfides, and Metal Sulfides

The synthesis method of Mo-MXene/Mo-metal sulfides (metal , and Cu ) was similar to the preparation process of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide, except that was replaced with other metal salts, such as , . Similarly, the preparation process of metal sulfides (metal , and Cu ) only differ in that was not added. For comparison, pure metal sulfide (metal , , and Cu ) was synthesized from metal salts and thiourea under the same hydrothermal reaction conditions.

2.6 Materials Characterization

The crystalline phases of the samples were analyzed using an X-ray diffraction spectrometer (XRD, D8-Advance, Bruker, Germany) utilizing a radiation source ( ). The microstructure of the samples was investigated by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM, HITACHI SU8010, Japan) and transmission electron microscopy (TEM, JEM-2100F, Japan). Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was used for elemental mapping of the samples. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, Thermo escalade 250Xi) measurements were taken to record the chemical composition of the samples. Raman spectra were measured by LabRAM HR800 (HORIBA) with a 532 nm laser excitation wavelength. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) of the sample was tested using an electrochemical workstation (CHI 760E, Shanghai Huachen Instrument Co. Ltd., China).

2.7 Electromagnetic Parameter Measurement

The electromagnetic properties of the EMW absorber in the frequency range of were measured using a vector network analyzer (Agilent E5071C) through the coaxial transmission method. EMW absorber rings were created by combining samples with paraffin wax, before being compacted into a ring with an inner diameter of 3.04 mm , an outer diameter of 7.00 mm , and a thickness of . The mass ratio of the sample to paraffin wax was 7:3.
The EMW absorption characteristics of the product were determined by the reflection loss ( ) values that conform with transmission line assumptions. These values can be evaluated through the relationship between complex permittivity and complex permeability .


where and represent the input characteristic impedance and free space impedance, respectively. The velocity, thickness, and frequency are represented by , and , respectively.

2.8 Radar Cross-Section and Density Functional Theory Simulations

To investigate the EMW absorption mechanism and practical application of the Mo-MXene/Mo-metal sulfides (metal , and Cu ) in depth, the radar cross-section (RCS) was simulated by a computer simulation technology (CST) program (see details in the Supporting Information).
To further reveal the charge density of the EMW absorbers, density functional theory (DFT) calculations were conducted (see details in the Supporting Information).

3 Results and Discussion

3.1 Composition and Microstructure

The synthetic pathway for producing the Mo-MXene/ Mo-metal sulfides (semiconductor-semiconductor-metal mixed-phase) heterostructures is depicted in Scheme 1. Initially, the Al layer of MAX was corroded using HF solution to create a multilayer Mo-based MXene. Subsequently, was grown on the surface and interlayer of the layered Mo-MXene through a straightforward hydrothermal synthesis process. In this procedure, acted as a -type semiconductor, forming a semiconductor-metal heterojunction with the metallic Mo-MXene phase. However, the successful formation of a semiconductor-metal heterojunction
led to issues with poor impedance matching due to the high conductivity of . To amplify the EMW absorption capabilities of MXene-based materials, we introduced seven additional metal ions ( , , and ) as supplementary semiconductors during the hydrothermal process. This incorporation aimed to enhance the EMW absorption performance. The “one-pot” hydrothermal synthesis process facilitated the creation of both semiconductor phases and metal sulfides (metal , and Cu ) semiconductor phases. The combination of these two semiconductor phases with the Mo-MXene metallic phase resulted in the formation of two semiconductor-metal heterojunctions and semiconductor-semiconductor heterojunctions. These heterojunctions synergistically contributed to promoting the EMW absorption properties.
Figure S1 shows the scanning electron microscopy (SEM) image of Mo-MXene/MoS2. Clearly, the ultrathin nanosheets with a thickness of are uniformly grown on the surface of Mo-MXene. After adding the second metal element, the formed Mo-MXene/Mo-metal sulfide (metal , and Cu ) heterostructure exhibits a slightly different structure. Specifically, small flower-like structures are observed in , and Cu systems (Figs. 1a1, f1, g1 and S2a, f, g). Furthermore, nanoparticles, nanoplates, and nanoplates appear in the Mo-MXene/Mo-Fe sulfide, Mo-MXene/Mo-Co sulfide, and Mo-MXene/Mo-Ni sulfide systems (Figs. 1b1, d1, e1
Scheme 1 Illustration of the synthesis process for Mo-MXene/Mo-metal sulfides
Fig. 1 SEM images, atomic structure, and EDS mapping images of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide, Mo-MXene/Mo-Fe sulfide, Mo-MXene/ Mo-Mn sulfide, d Mo-MXene/Mo-Co sulfide, e Mo-MXene/Mo-Ni sulfide, f Mo-MXene/Mo-Zn sulfide, and g Mo-MXene/Mo-Cu sulfide
and S2b, d, e). In addition, nanofibers exist in Mo-MXene/ Mo-Mn sulfide (Fig. 1c1 and S2c). In conclusion, compared to , the appearance of different morphologies is beneficial for constructing semiconductor-semicon-ductor-metal heterostructures. This tailored design strategy aims to establish rich heterogeneous interfaces to enhance interfacial polarization.
As illustrated in Fig. S3, in addition to the morphological changes, there are also significant differences in the compositions of Mo-MXene/Mo-metal sulfides in the X-ray diffraction (XRD) pattern. In all samples, discernible diffraction peaks corresponding to (PDF#37-1492), [15], and MXene are detected [34].
The investigation of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide shows the emergence of phase (PDF#14-0619) (Figs. 1a2 and S3a), indicating that indicating that some ions bind to except for . Similarly, the substitution of with yields corresponding sulfide phases, namely (PDF#74-1051) and (PDF#76-2308), alongside other existing phases in the heterostructure (Figs. 1b2 and S3b). Upon the introduction of various other metal ions ( , , and ) to the reaction system, some sulfur ions react with the respective metal ions to form metal sulfides. Specifically, these sulfides include MnS (PDF#882223), CoS (PDF#75-0605), (PDF#76-1813), ZnS (PDF#77-2100), and CuS (PDF#76-1725) (Figs. 1c2-g2
and S3c-g). Based on these findings, we infer that the coexistence of , metal sulfides ( metal , , and Cu ), and substantiates, confirming the formation of semiconductor-semiconductor-metal heterostructures. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) confirms the presence of , and corresponding metal elements, as well as the uniform dispersion in the heterostructure (Fig. 1a3-g3).
To gain a comprehensive understanding of the influence of the metal ions, we further added other metal ions ( , , and ) in the absence of . Apparently, we observed that the presence of plays a pivotal role in forming the morphology of the resultant samples. Specifically, hexagonal nanosheets are found in Mo-MXene/Sn sulfide heterostructures (Fig. S4a). This may be attributed to the competition between and for , ultimately hindering the formation of hexagonal nanosheets in Sn sulfide. Moreover, small nanocubes, irregular polyhedra, dodecahedra, large cubes, small nanoparticles, and nanosheets are found in Mo-MXene/Fe sulfide (Fig. S5a), Mo-MXene/Mn sulfide (Fig. S6a), Mo-MXene/ Co sulfide (Fig. S7a), Mo-MXene/Ni sulfide (Fig. S8a), Mo-MXene/Zn sulfide (Fig. S9a), and Mo-MXene/Cu sulfide (Fig. S10a), respectively. Similarly, it may also be the result of competition between metal ions , ) and for . On the other hand, it can be noticed from Fig. S11 that compared to the samples with the addition of Mo-MXene, the metal sulfides synthesized separately undergo self-assembly process. For example, Fe sulfide and Zn sulfide will self-assemble into spherical structures (Fig. S11b, f), Cu sulfide will form a flower-like structure (Fig. S11g), and other metal sulfide (metal , and Ni ) will exhibit certain agglomeration phenomena (Fig. S11a, c-e). However, when Mo-MXene is present, the synthesized metal sulfides do not self-assemble, but instead grow or attach to the Mo-MXene substrate to form Schottky junctions (semiconductor-metal heterojunction).
Further analysis by XRD corroborated the presence of corresponding metal sulfide phases in the sample (Figs. S3 and S4b-S10b). Notably, in the systems of Sn, Fe, or Co sulfides, the introduction of leads to changes in the crystalline phase (Fig. S3(a, b, d), S4b, S5b, and S7b). In other systems, the crystalline phase remains unchanged (Figs. S3(c, e-g), S6b, S8b-S10b). The XRD pattern of pure metal sulfides is shown in Fig. S12. Obviously, except for
Mo-MXene, the phase of pure metal sulfides is consistent with that of Mo-MXene/metal sulfide (metal = Sn, Fe, Mn, , and Cu ). These results indicate that the addition of not only affects the morphology, but also to some extent affects the composition. This may be the result of the competition between and other metal ions for . Based on XRD and SEM results, it can be demonstrated that the introduction of Mo-MXene does not change the crystalline phase of the sample, but mainly serves as a carrier for metal sulfides. EDS elemental mapping images further indicates that metal sulfides are mainly distributed on Mo-MXene (Figs. S4c-S10c), which is consistent with the SEM results.
For Mo-MXene/Mo-metal sulfides system, Mo-MXene/ sulfide is chosen as the representative material to investigate the effect of added metal ions on its composition, morphology, and electromagnetic properties. As illustrated in XRD patterns, the diffraction peaks of layered Mo-MXene align with prior findings (Fig. 2a) [35], affirming the successful synthesis of MXene. The XRD analysis of the reveal the diffraction peaks at , and , corresponding to the (002), (101), and (110) crystal planes of (PDF#37-1492) phase, respectively. Intriguingly, a newly observed diffraction peak at can be attributed to the (002) crystal plane of [15]. The XRD patterns of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide and Mo-MXene/MoS are scrutinized, revealing that the physical phases of Mo-MXene remains unaffected in both cases. This finding underscores the preservation of the layered structure of Mo-MXene during the synthesis process. Further XRD analysis unveils the presence of both and phases. Notably, the slight low-angle shift of the (110) crystal plane at indicates an enlargement of the interlayer spacing in the prepared samples. Furthermore, Mo-MXene/Mo-Sn sulfide also exhibits diffraction peaks at , and , corresponding to the (111), (160), and (420) crystal planes of the (PDF#14-0619) phase. To further substantiate the existence of 1 T and 2 H phases of in the composites, Raman spectroscopic analysis of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide, Mo-MXene/MoS , and was performed (Fig. 2b). The results exhibit three distinct peaks at , and , corresponding to the Raman vibrational modes of , and of , respectively [36]. Additionally, distinctive peaks at 145.6, 236.9 , and are evident, corresponding to the , , and vibrational modes of , respectively [37].
Fig. XRD patterns and Raman spectra of the samples. Schematic of atomic structure for , and sulfide. High-resolution XPS spectra of Sn , e Mo , f S , g Ti , h C , and i O for Mo-MXene/Mo-Sn sulfide and Mo-MXene/
Compared to , the peak intensity of Raman vibrational modes in Mo-MXene/MoS and Mo-MXene/Mo-Sn sulfide decreases, indicating that some of the phase transforms into the 1T-phase . These XRD and Raman results collectively support the presence of semiconduc-tor-metal heterojunctions within the structure. This phenomenon is attributed to the semiconductor nature of the 2 H phase and the metallic characteristics of the 1 T phase. The presence of the phase in may enhance the BIEF constructed by the Schottky junction. Moreover, the presence of Mo-MXene metallic phase and semiconductor phase further supports the idea of forming a
semiconductor-semiconductor-metal heterojunction during the synthesis process (Fig. 2c).
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) investigation of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide and Mo-MXene/MoS reveal the presence of , and O elements (Fig. S 13 ). The molar ratio of is , indicating a small amount of Sn doping. In the high-resolution XPS spectrum of Sn , the peaks at binding energies of 486.98 and 495.39 eV correspond to Sn and , respectively (Fig. 2d) [19]. The high-resolution XPS spectrum of Mo reveals that the peaks at 233.06 and 229.42 eV are associated with Mo and of in the semiconductor phase (Fig. 2e). Additionally, peaks located at 232.03 and
228.73 eV correspond to and of the metal phase. The presence of both 2 H and 1 T phases in the Mo elements further confirms the formation of semi-conductor-metal heterostructures in the species. The two weaker peaks at 226.05 and 235.77 eV correspond to S and , respectively, indicating that S ions are bonded to Mo ions and that oxidation states of Mo elements are present [37]. Raman spectra show that the peaks at 662, 818, and correspond to the stretching modes of three-coordinated oxygen ( ), double-coordinated oxygen ( ), and terminal oxygen ( ) (Fig. S14), respectively. This further explains the oxidation of elemental Mo. The high-resolution XPS spectrum of (Fig. 2f) display peaks at , and , attributed to the binding energies of the species of , bridging , and apical sites, respectively. This indicates the presence of S-edge sites in Mo-MXene/Mo-Sn sulfide [38]. A subtle binding energy shift in S and Mo can be observed in Mo-MXene/ sulfide compared to , as evident from the XPS spectra. This result reveals a strong electronic interaction between S and Mo elements upon introducing Sn elements into Mo-MXene/MoS [39]. This interaction is known to create defects and promote efficient electron transfer at semiconductor-semiconductor-metal heterointerfaces [35, 40]. Regarding the high-resolution XPS spectrum of Ti for Mo-MXene/Mo-Sn sulfide and Mo-MXene/MoS (Fig. 2g), the binding energies of and are located at 465.2 and 459.26 eV , respectively, while the binding energies of and are centered at 461.75 and 455.94 eV , respectively. The presence of bonds is attributed to weak oxidation of the MXene surface [41]. The absence of bonds in the Ti XPS spectrum indicates that HF etching removes the Al layer. In the high-resolution XPS spectrum of (Fig. 2h), the peaks at 284.68 and 285.6 eV correspond to and bonds. The high-resolution XPS spectrum of show the bond at 530.9 eV and the bond at 531.8 eV (Fig. 2i) [42]. The O spectrum further confirms the weak oxidation of the MXene surface.
For a deeper understanding, the morphological and structural characteristics of , Mo-MXene, Mo-MXene/ , and Mo-MXene/Mo-Sn sulfide were examined using SEM and TEM. Figure 3a-d displays the successful synthesis of samples characterized by nanoflowers.
nanoflowers are assembled by numerous nanosheets with a thickness of . Figure reveals the accordion-like structure of Mo-MXene with distinct lamellae (thickness and smooth surfaces, confirming the successful removal of Al layer. Additionally, Fig. 3i presents the SEM images of , retaining the layered structure of Mo-MXene while incorporating nanosheets on the surface and interlayer of Mo-MXene. The EDS elemental mapping images further demonstrate the combination of and Mo-MXene (Fig. S15). In Fig. 3j, k , uniform growth of nanosheets on can be observed. The nanosheets that tend to grow vertically contribute to increasing surface area and improving electromagnetic wave dissipation pathways. Notably, lattice spacings of 0.24 and 0.26 nm in high-resolution TEM (HRTEM) correspond to (103) and crystal faces, respectively (Fig. 31) [43, 44], implying the coexistence of and and suggesting the formation of semiconductor-metal heterointerfaces. Meanwhile, the (006) crystal face of MXene is further depicted in Fig. S16, corresponding to a crystal face spacing of 0.45 nm [45]. The microstructure of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide shows that the addition of Sn will compete with for to a certain extent, resulting in changes in the morphology of Mo-MXene/MoS , but the growth of nanosheets is still preserved (Fig. 1a1). Moreover, due to the formation of , a unique structure emerges in Mo-MXene/Mo-Sn sulfide, with fine particles attaching to the nanosheets (Figs. 3 m and S18a). This distinct structure provides numerous heterogeneous interfaces, facilitating the formation of semiconductor-semiconductor-metal heterointerfaces and enhancing electron transfer capability and interfacial polarization [46]. Figures 3n and S17 further confirm the growth of nanosheets on Mo-MXene. Figures 3o, p and S18b, c demonstrate lattice spacings of 0.63 and 0.32 nm , which can be related to the (002) and (004) crystal facets of , respectively [47, 48]. Additionally, an observed lattice spacing of 0.33 nm in HRTEM is attributed to the (111) crystal face of [49]. The lattice spacing of 0.24 nm in HRTEM further confirms the presence of (103) crystal faces (Fig. S18d). These results further indicate the presence of a semiconductor-semicon-ductor-metal hetero-interface, corroborating the successful formation of the Mo-MXene/Mo-Sn sulfide heterostructure.
Fig. 3 SEM, TEM, and HRTEM images of , e-h , and sulfide

3.2 EMW Absorption Performance

Comparative analysis of the electromagnetic wave (EMW) absorption performance of , Mo-MXene, Mo-MXene/ , and Mo-MXene/Mo-Sn sulfide is presented, with detailed data depicted in Figs. 4a and S19. Remarkably, Mo-MXene/Mo-Sn sulfide demonstrates exceptional EMW absorption performance, exhibiting a reflection loss ( ) value of -70.6 dB at a matching thickness of only 1.885 mm (Fig. 4a). This result can be predominantly attributed to the formation of a semiconductor-semiconductor-metal mixed phase in the sample. Interestingly, Mo-MXene/Mo-Sn
sulfide also displays low values ( ) in the C-band ( ) and X-band ( ), accompanied by matching thicknesses below 5 mm (Fig. 4b). Adhering to the quarter-wavelength theory , , the findings demonstrate that the values of and for Mo-MXene/Mo-Sn sulfide adhere to the expected pattern. Consequently, Mo-MXene/Mo-Sn sulfide exhibits optimal EMW absorption performance and impeccable impedance matching compared to the other three samples (Fig. 4c). An in-depth analysis of the Sn system indicates that the absence of significantly impairs the EMW absorption capacity (Fig. S20). The poor EMW absorption
Fig. 4 a 3D values of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide. b 2D values and simulation of vs. curves for Mo-MXene/Mo-Sn sulfide. c Optimized 2D and values of the samples. d Permittivity of the samples. e curves of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide. values of the samples. Schematic illustration of BIEF formation between semiconductor and metallic phases
performance of , Mo-MXene, Mo-MXene/MoS , Mo-MXene/MoS , Mo-MXene/Sn sulfide, and Sn sulfide fully identifies the synergistic effect of , Mo-MXene, and Mo-Sn sulfide. This performance enhancement should be attributed to the special electric field established between the semiconductor junction and Schottky junction, which increases the electron transport capacity [15]. It is also proved that the superiority of the constructed semiconduc-tion-semiconduction-metal heterostructure and the presence of phase enhance the lifting effect of the semicon-duction-metal junction.
To elucidate the EMW absorption characteristics of the samples, an exploration of its complex permittivity ( ) and complex permeability ( ) was conducted. Here, and represent the storage capabilities
of EM waves, while and reflect the dissipation capacities of EM waves. Generally, excessively high or low values of the complex permittivity are undesirable for optimal impedance matching [50]. As depicted in Fig. 4d, the value of the complex permittivity exhibits a declining trend with increasing frequency, attributed to the polarization hysteresis phenomena observed at higher frequencies. A conspicuous polarization peak is discernible within the Ku band, signifying the presence of polarization loss. In the four samples, the order of the complex permittivity from high to low is , Mo-MXene/MoS , Mo-MXene/Mo-Sn sulfide, and Mo-MXene. Notably, yields the highest permittivity, indicative of its enhanced conductivity. Following the electron mobility theory , heightened conductivity leads to robust EMW reflection, which is detrimental
to impedance matching (Fig. 4c) [51]. Mo-MXene has the lowest permittivity, possibly due to the introduction of numerous surface groups during the HF etching process [52]. With the incorporation of Sn element, the excessive conductivity in the material is improved. This signifies that Mo-MXene/Mo-Sn sulfide attains superior performance and impeccable impedance matching. As demonstrated in Fig. S21, it becomes evident that the permittivity values of Mo-MXene/Sn sulfide and Sn sulfide are excessively low, contributing to the subpar EMW absorption performance. Therefore, the coexistence of Mo-MXene, , and MoS is instrumental in regulating the permittivity to an optimal level, thus enhancing absorption performance. Additionally, the electrical conductivity of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide is verified to be different from that of by EIS (Fig. S22). This result indicates that heterostructures composed of semiconductor junctions and Mott-Schottky junctions have a modulation effect on the electron transfer of the material [53-55]. In particular, the formation of semiconductor-semiconductor and metal-semiconductor heterogeneous interfaces in Mo-MXene/Mo-Sn sulfide engenders strong interfacial polarization. As evidenced in Figs. S23 and S24, the permeability curve exhibits strong resonance peaks in the high-frequency region, indicating the presence of exchange resonance. remains close to is nearly 0 , and fluctuates around 0 . This indicates that dielectric loss dominates the EMW absorption capacities of the samples. On the other hand, the fluctuation of the curve within the testing frequency range indicates the presence of natural and exchange resonances, with dielectric loss dominates. Furthermore, assumes a negative value at low frequencies, primarily due to the generation of a magnetic field opposing the incident EM wave induced by the BIEF. According to Maxwell’s equations, when the charges in the BIEF initiate movement, a counteractive magnetic field is generated. In materials with high electrical conductivity, a magnetic field arises to counteract the external magnetic field, leading to the suppression of magnetic losses and the emergence of negative values [56].
According to the Debye theory ), the relationship between and is linked to Debye dielectric relaxation [57]. From Figs. 4e and S25, it can be found that Mo-MXene/Mo-Sn sulfides exhibit excellent polarization loss [58, 59]. Moreover, the presence of can provide additional conduction loss for the Mo-MXene/Mo-Sn sulfide heterostructures and enhance the
attenuation ability [60, 61]. In addition, both Mo-MXene/ Sn sulfide and Sn sulfide exhibit Cole-Cole curves similar to Mo-MXene (Fig. S26). This indicates that the introduction of Sn elements has a limited effect on their polarization relaxation. The total is composed of the contributions from conduction loss ( ) and polarization loss ( p), and can be expressed as . Therefore, the polarization loss in Mo-MXene/Mo-Sn sulfides plays a major role in the dielectric loss. Polarization loss can be divided into interfacial polarization, dipole polarization, ionic polarization, and electronic polarization. In general, ionic polarization and electronic polarization occur at [35]. Therefore, interfacial polarization and dipole polarization are part of dielectric loss mechanism for the Mo-MXene/Mo-Sn sulfide.
In the context of EMW absorption, the parameters of eddy current loss ( ) and attenuation constant ) play a crucial role in assessing EMW absorption capabilities [62]. As indicated by the observations in Figs. S27 and S28, the curve within the range of exhibits nearly linear behavior, confirming the presence of eddy current losses. Furthermore, the curve of the material exhibits nonlinear behavior in the low frequency region ( ), which is mainly attributed to the presence of natural resonance [51]. In terms of values (Fig. 4f), the order is , Mo-MXene/MoS , Mo-MXene/ sulfide, and Mo-MXene, in descending order. and Mo-MXene/MoS exhibit similar values, with having the larger value. Excessively high values can result in significant EM waves reflection [51]. In addition, the value of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide is much larger than that of Mo-MXene/Sn sulfide and Sn sulfide (Fig. S29), confirming that a low value is detrimental to improving performance. In Fig. 4g, the deviation in Fermi energy levels between the semiconductor and semiconductor gives rise to bending of semiconductor energy bands at the interface. This effect fosters the creation of a BIEF as electrons flow from to , augmenting dielectric loss improvement. Around heterogeneous interfaces, the distribution of positive and negative charges induces interfacial polarization, enhancing dissipation capabilities. Furthermore, the formation of a Schottky barrier between the metal-phase Mo-MXene and semiconductor metal sulfide ( and ) contributes to the increased interfacial
resistance. This phenomenon facilitates charge accumulation and the generation of interfacial polarization.
To investigate the potential of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide in practical applications, the radar cross-section (RCS) was simulated by a computer simulation technology (CST) software [63]. The smaller the RCS value, the better the EMW absorption performance of the material [64]. Initially, the PEC layer was set as a rectangular ultrathin plane of , and the coating was also . The model used in the RCS simulation is depicted in Fig. 5a. Figure 5 b shows the RCS values for PEC and the three coatings at different angles of incidence ( to ). Compared with PEC, the RCS values of each model change gradually with increasing angle, and the Mo-MXene/Mo-Sn sulfide coating has the smallest RCS signal, especially at detection angle. To evaluate the intrinsic EMW absorption capacity of different absorbers more comprehensively, the results for seven specific detection angles , , and ) were obtained by subtracting the RCS values of the PEC layer (Fig. 5c). All Mo-MXene
-based materials have the ability to reduce RCS. Compared to Mo-MXene/MoS (4.13-14.4) and Mo-MXene (2.24-10.3), Mo-MXene/Mo-Sn sulfide showed a stronger RCS reduction capability at a range of , which can also be demonstrated through Fig. S30a. These results are consistent with the value, further confirming that Mo-MXene/Mo-Sn sulfide has a strong absorption capability. From Figs. 5d and S30b-d, it can be observed that the reflection signal changes correspondingly with the variation of the coating. Compared to the PEC model, the model covered with Mo-MXene/Mo-Sn sulfide exhibits a smaller reflection signal.
To verify the effectiveness of constructing BIEF between semiconductor and metallic phases, we also designed other Mo-MXene/Mo-metal sulfides (metal , and Cu ). The remaining six coatings ( , and Cu ) were simulated with sizes of . Figure demonstrate that the reflected signals correspondingly change with variations in the coating. In comparison to the PEC model, the model covered with Mo-MXene/
Fig. 5 a RCS model. b 2D RCS values of PEC, Mo-MXene, Mo-MXene/MoS , and Mo-MXene/Mo-Sn sulfide. c RCS reduction values of the samples. CST simulation results of PEC covered with Mo-MXene/Mo-metal sulfide, where metal is represented by , i Zn , and RCS reduction values of metal sulfide (metal , and Cu )
Mo-metal sulfide (metal , and Cu ) exhibits smaller reflected signals. All materials based on Mo-MXene possess the ability to reduce RCS. The Fe, , and Cu systems exhibit strong RCS reduction capabilities within the ranges of 14.8-39, 8.84-35.7, 7.27-33.92, 5.89-35.36, 9.07-36.17, and 13.45-39.42, as shown in Fig. 5k. Based on RCS simulations, it can be inferred that Mo-MXene/Mo-metal sulfide (metal , , and Cu ) can also exhibit excellent EMW absorption capabilities in theory. The RCS simulation results further indicate that the constructed semiconductor-semicon-ductor-metal heterojunction has the potential to be utilized in different materials, demonstrating a degree of universality.
Based on earlier analyses of the Sn system, it is evident that the addition of Sn elements greatly enhances the EMW absorption performance of the material (Fig. 6a). Investigation of the reasons behind the outstanding performance of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide reveals that the formation of a semiconductor-semiconductor-metal heterostructure is a key factor. This heterostructure contributes to Mo-MXene/ Mo-Sn sulfide achieving an impressive value of -70.6 dB at a matching thickness of only 1.885 mm , and the EAB up to 3.92 GHz (Fig. 6i-k). To validate the applicability of this mechanism to other composites, the properties of Mo-MXene-based EMW absorption materials prepared under the same reaction conditions were explored. Specifically, different metal ions , , and ) were introduced to the reaction system to modulate electromagnetic parameters and EMW absorption properties. The resulting Mo-MXene/Mo-metal sulfides exhibit significantly improved EMW absorption capabilities (Fig. 6b-h) and impedance matching (Fig. 6i) compared to . In the Fe system, although the EAB of Mo-MXene/Mo-Fe sulfide is only 2.9 GHz , its value is as high as -60.24 dB , while the impedance matching is significantly improved (Figs. 6i, S31a, S32a, and S33a). According to the XRD results, this improvement may be due to the transition from to (Figs. S5b and S 12 b ). On the other hand, when introducing metal ions like , and , the values are further enhanced to , and -52.33 dB , respectively (Fig. S31c-f and S32c-f). Notably, the EAB of Mo-MXene/Mo-Zn sulfide and Mo-MXene/Mo-Cu sulfide reach 3.6 and 4.16 GHz at smaller thicknesses (Fig. 6j, k). Mo-MXene/Mo-Mn sulfide displays a substantial performance increase of -64.2 dB upon introducing the Mn
element (Figs. S31b and S32b). Figure 6j, k also reveals that the EAB of Mo-MXene/Mo-Mn sulfide can reach 4.4 GHz . Further exploration of impedance matching indicates that the addition of these metal ions ( , and ) results in good impedance matching, similar to the Sn system (Fig. S33). Figure S34 shows that the values of and for Mo-MXene/Mo-metal sulfides (metal , , and Cu ) adhere to the quarter-wavelength cancellation theory, which confirms the superior absorption performance of Mo-MXene/Mo-metal sulfides. Therefore, the construction of semiconductor-semiconductor-metal phases, as described earlier, is applicable to other systems. It is evident that the unique BIEF constructed by both the semiconductor junction and the Schottky junction significantly enhances the EMW absorption performance. Furthermore, the presence of the phase produced by may play an auxiliary role for Schottky junctions in semicon-ductor-metal mixed phases. Specifically, when Mo-MXene/ Mo-metal sulfides are formed and 1T-2H MoS is present in the heterostructure, the and EAB values of the material are significantly enhanced. Apparently, by incorporating different metal ions, optimal performance can be achieved in the , or Ku bands, which is valuable for low and intermediate frequency absorption research. Figure 61 indicates that Mo-MXene/Mo-Sn sulfide and Mo-MXene/Mo-Mn sulfide exhibit the best performance based on a combination of , and matching thickness, surpassing the majority of MXene-based absorprion materials (Fig. 6m).
To assess the impact of non-formation of semiconduc-tor-semiconductor-metal mixtures on absorption characteristics, we conducted EMW absorption studies on Mo-MXene/metal sulfides and metal sulfides (metal , , and Cu ). Detailed information can be found in Figs. S35 and S36. Substituting Mo with Fe, Mn, Zn, or Cu led to poor EMW absorption properties for the resulting Mo-MXene/metal sulfides (Fig. S35a, b, e, f) or metal sulfides (Fig. S36a, b, e, f). Furthermore, Mo-MXene/metal sulfides and metal sulfides (metal and Ni ) exhibit exceptional properties (Figs. S35c, d, and S36c, d). To explain the exceptional behavior of the Co and Ni systems, we investigated their complex permittivity, complex permeability, and associated tangent values (Figs. S37-S39). In the Co and Ni systems, we observed the highest dielectric constants in Mo-MXene/Mo-Co sulfide and Mo-MXene/ Mo-Ni sulfide (Fig. S37c, d). However, their high conductivity, as previously mentioned, results in strong reflection
Fig. plots. i Corresponding Z and values. Comparison of minimum reflection loss and EAB for the samples and for optimal thickness of all samples. I Performance comparison of all samples. Comparison of of the MXene-based EMW absorbers (see Table S1 for details). n Schematic illustration of BIEF formation between Mo-MXene and metal sulfides
of EMW, which is detrimental to EMW absorption performance. Despite the values of Mo-MXene/Mo-Co sulfide and Mo-MXene/Mo-Ni sulfide reaching – 54.49 and -51.06 dB , their performance is similar to Mo-MXene/ metal sulfides and metal sulfides (metal and Ni ), with only smaller matching thicknesses. This indicates that the formation of semiconductor-semiconductor-metal hybrid phases yields excellent reflection loss at small matching thicknesses, but the high dielectric loss capability hinders further performance enhancement and undesirable EAB (Fig. 6j, k). Moving on to the Fe, Mn, and Zn systems, we observed the highest permittivity in Mo-MXene/Mo-metal sulfide (metal , and Zn ) (Fig. S37a, b, e). However, the EMW absorption capacity of Mo-MXene/metal sulfides and metal sulfides (metal , and Zn ) is
negligible due to their low permittivity, resulting in poor dielectric loss capability. Consequently, the high permittivity of Mo-MXene/Mo-metal sulfides (metal , and Zn) enhances their EMW absorption properties. Figure S37f indicates that the permittivity of the Cu system. Mo-MXene/ Mo-Cu sulfide exhibits the best performance in this system.
The Cole-Cole curves of Mo-MXene/Mo-metal sulfides (metal , and Cu ) exhibit multiple semicircles and a straight line at the end, similar to those of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide (Fig. S40). This suggests that all systems experience multiple polarization relaxations and conductive losses. Furthermore, the dielectric loss capability of Mo-MXene/Mo-metal sulfides is significantly enhanced compared to Mo-MXene/metal sulfides and metal sulfides (metal , and Cu ) (Figs. S40-S42). For
the values, the descending order is Mo-MXene/Mo-metal sulfides, Mo-MXene/metal sulfides, and metal sulfides (metal , and Zn ) (Fig. S43). Mo-MXene/ Mo-metal sulfides exhibit stronger attenuation ability, which indicates that the construction of semiconductor-semicon-ductor-metal heterostructure effectively improves EMW absorption performance. In summary, significant performance improvement is achieved when semiconductor-semi-conductor-metal hybrid phases are successfully constructed. This implies that the semiconductor-semiconductor-metal mixed phase should dominate over the semiconductor-metal mixed phase. In addition, the special interfacial BIEF formed by the semiconductor junction and the Schottky junction in the semiconductor-semiconductor-metal hybrid phase has a significant effect on enhancing the EMW absorption performance, as well as demonstrating that the phase generated by itself acts as an auxiliary Schottky junction. As depicted in Fig. 6n, a BIEF is generated between the semiconductor and semiconductor mixed phases in Mo-MXene/Mo-metal sulfide, facilitating electron flow. Between the metal phase Mo-MXene and the semiconductor phase metal sulfide, the semiconductor’s energy bands bend at the interface to form a Schottky barrier. Electrons flow from metal sulfide to Mo-MXene, creating an electric field directed from metal sulfide to Mo-MXene. Schottky barrier formation also increases interface resistance, leading to charge accumulation. When EM waves are incident, the interface’s charge transforms the EMW energy into thermal energy through polarization behavior, improving EMW absorption performance.

3.3 DFT Simulation and Absorption Mechanisms

To theoretically verify the electron cloud distribution and BIEF effect in heterogeneous structures, differential charge density is calculated by density functional theory (DFT) simulation. The blue-green area represents electron consumption and the yellow area represents electron accumulation. The difference in charge density of the heterostructure model is shown in Figs. 7a, b, and S44a, b, where electron accumulation occurs around the Mo atom in Mo-MXene, while electron consumption occurs around . The corresponding differential charge-density map shows a strong and spontaneous electron migration from to . The ultrathin nanosheet acts as a conductive platform,
controlling the transfer of charge inside the heterogeneous structure. When Sn is doped, the differential charge density diagram shows that electrons flow from to and then to Mo-MXene (Figs. 7c, d, and S44c, d). This shows that at the semiconductor-semiconductor interface, electrons accumulate on . At the semiconductor-metal interface, electrons accumulate on Mo-MXene. According to these results, multiple BIEF can be formed in Mo-MXene/Mo-Sn sulfide. When semiconductor junctions and Mott-Schottky junctions are built in , and , the electron density of the total density of orbital states (TDOS) of Mo-MXene/Mo-Sn sulfides changes (Fig. S45) [59]. This indicates that the construction of BIEF helps to modulate the electron migration ability of Mo-MXene/Mo-Sn sulfides. This result validates the concept proposed above and also proves the electron transfer phenomenon found in XPS. In addition, the resulting BIEF can regulate the dielectric loss capacity and promote the internal stability of the heterogeneous structure. This is the key to understand the efficient absorption performance of the Mo-MXene/Mo-Sn sulfide heterostructure.
Based on the above results and analysis, the EMW absorption mechanism of Mo-MXene/Mo-metal sulfides is depicted in Fig. 7e-h. The dielectric loss model of Mo-MXene/Mo-metal sulfides is shown in Fig. 7e, where the three cogs of Mo-MXene, , and metal-sulfides are interlinked. When the semiconductor junction and the Mott-Schottky junction coexist, a unique BIEF is generated between the two, which affects the electron transfer capability and leads to the emergence of excellent dielectric loss (Fig. 7e, f). This constitutes the main EMW absorption mechanism of Mo-MXene/Mo-metal sulfides. As observed in Mo-MXene/Mo-metal sulfides, Mo-MXene/metal sulfides, and metal sulfides systems, has high electrical conductivity and once formed, it can contribute to the conductive loss [61]. In an alternating magnetic field, both the surface functional groups of Mo-MXene and the surface defects of serve as polarization centers, prompting dipoles to undergo polarization processes (Fig. 7g) [65, 66]. Furthermore, Mo-MXene/Mo-metal sulfides foster the creation of multiple interfaces, such as -metal sulfide (semiconductor-semiconductor), – (semi-conductor-metal), and metal sulfides- Mo-MXene (semi-conductor-metal) (Fig. 7h), which enhances interfacial polarization. The BIEF constructed in the Mo-MXene/ Mo-metal sulfide heterostructure exhibits changes in energy
Fig. 7 Differential charge density of and sulfide models, where the blue-green region represents electron consumption and the yellow region represents electron accumulation. e-h Schematic diagram of the EMW absorption mechanism for Mo-MXene/Mo-metal sulfide semiconductor-semiconductor-metal heterostructure
band structure, which enhances the oscillatory polarization relaxation of space charges in an alternating electric field environment [59]. Specifically, the discrepancy in Fermi energy levels between the semiconductor and the semiconductor metal sulfides leads to the bending of semiconductor energy bands at the interface. This phenomenon induces electron flow between the semiconductor phases, generating a BIEF. At the interface, free electrons accumulate, forming a capacitor-like structure. Secondly, the energy difference between the metallic phase Mo-MXene and the semiconductor phases ( and metal sulfide) results in the formation of a Schottky barrier. Electrons flow from metal sulfides to Mo-MXene, creating an electric field directed from metal sulfides to Mo-MXene. These Schottky barriers also heighten interfacial resistance, leading to the accumulation of space charges. The influence of the incident EMW prompts the accumulated charges at both the semiconductor-semiconductor interface and the semicon-ductor-metal interface to convert EMW energy into thermal energy through polarization behavior. The abundant nanosheets grown on the Mo-MXene precursor enhance the likelihood of multiple reflections and refractions of the incident EM waves. Additionally, the sample encompasses eddy
current loss, natural resonance, and exchange resonance, all contributing to its magnetic loss capacity. Consequently, through the construction of semiconductor junctions and Mott-Schottky junctions between Mo-MXene, , and metal sulfides, the dielectric loss capability of Mo-MXene/ Mo-metal sulfides has been significantly improved, which enhances the EMW absorption performance. The loss mechanisms that have the greatest impact on EMW attenuation is mainly the related polarization loss induced by BIEF [67]. Our findings emphasize that utilizing solely semiconduc-tor-metal mixed phase or single phase materials results in poor EMW absorption performance. The successful construction of semiconductor-semiconductor-metal hybrid phases has a substantial positive impact on improving absorption performance.

4 Conclusions

In summary, we introduce a novel strategy for the fabrication of high-performance EMW absorption materials through the construction of semiconductor-semiconduc-tor-metal multi-heterostructures, including semiconductor
junctions and Mott-Schottky junctions. The generation and polarization behavior of BIEF is shown to be a key factor in the improvement of EMW absorption properties, based on experimental results and theoretical calculations. Building upon this innovative strategy, we conducted a comparative assessment of all samples within the Sn system, uncovering that the successful realization of semiconductor-semicon-ductor-metal heterostructures leads to outstanding performance. As a remarkable result of this approach, Mo-MXene/ Mo-Sn sulfide exhibits remarkable EMW absorption capabilities with a value of -70.6 dB at a matching thickness of only 1.885 mm , accompanied by an extensive EAB of up to 3.92 GHz . The correctness of the results was further verified by RCS simulation further confirms the possibility of practical application of Mo-MXene/Mo-Sn sulfide in anti-radar detection. Furthermore, our investigations have uncovered exceptional values ( ) at the C -band and X -band, with matching thicknesses of less than 5 mm . Moreover, this strategic approach can be extended to other MXene/Mo-metal sulfides (metal , Zn , and Cu ) through the selection of different metal ions. Consequently, this work not only establishes innovative guidelines for structural design but also introduces a fresh avenue for semiconductor materials research in the realm of EMW absorption. The successful integration of semicon-ductor-semiconductor-metal heterostructures presents an avenue to significantly enhance EMW absorption capabilities and paves the way for novel advancements in this field.
Acknowledgements This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 22269010, 52231007, 12327804, T2321003, 22088101), the Jiangxi Provincial Natural Science Foundation (No. 20224BAB214021), the Double Thousand Plan of Jiangxi Province, the Major Research Program of Jingdezhen Ceramic Industry (No. 2023ZDGG002), and the Ministry of Science and Technology of China (973 Project No. 2021YFA1200600).

Declarations

Conflict of interests The authors declare no interest conflict. They have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper.
Open Access This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons licence, and indicate if changes were made. The images or other third party
material in this article are included in the article’s Creative Commons licence, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article’s Creative Commons licence and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder. To view a copy of this licence, visit http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Supplementary Information The online version contains supplementary material available at https://doi.org/10.1007/ s40820-024-01449-7.

References

  1. Y. Xia, W. Gao, C. Gao, A review on graphene-based electromagnetic functional materials: electromagnetic wave shielding and absorption. Adv. Funct. Mater. 32, 2204591 (2022). https://doi.org/10.1002/adfm. 202204591
  2. J. Yan, Q. Zheng, S. Wang, Y. Tian, W. Gong et al., Multifunctional organic-inorganic hybrid perovskite microcrystalline engineering and electromagnetic response switching multi-band devices. Adv. Mater. 35, 2300015 (2023). https:// doi.org/10.1002/adma. 202300015
  3. F. Pan, K. Pei, G. Chen, H. Guo, H. Jiang et al., Integrated electromagnetic device with on-off heterointerface for intelligent switching between wave-absorption and wave-transmission. Adv. Funct. Mater. 33(49), 2306599 (2023). https://doi. org/10.1002/adfm. 202306599
  4. R. Song, B. Mao, Z. Wang, Y. Hui, N. Zhang et al., Comparison of copper and graphene-assembled films in 5G wireless communication and THz electromagnetic-interference shielding. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 120, e2209807120 (2023). https://doi.org/10.1073/pnas. 2209807120
  5. H. Jiang, L. Cai, F. Pan, Y. Shi, J. Cheng et al., Ordered heterostructured aerogel with broadband electromagnetic wave absorption based on mesoscopic magnetic superposition enhancement. Adv. Sci. 10(21), 2301599 (2023). https://doi. org/10.1002/advs. 202301599
  6. Y. Hou, Z. Sheng, C. Fu, J. Kong, X. Zhang, Hygroscopic holey graphene aerogel fibers enable highly efficient moisture capture, heat allocation and microwave absorption. Nat. Commun. 13, 1227 (2022). https://doi.org/10.1038/ s41467-022-28906-4
  7. J. Cheng, H. Zhang, H. Wang, Z. Huang, H. Raza et al., Tailoring self-polarization of bimetallic organic frameworks with multiple polar units toward high-performance consecutive multi-band electromagnetic wave absorption at gigahertz. Adv. Funct. Mater. 32(24), 2201129 (2022). https://doi.org/10.1002/ adfm. 202201129
  8. Y. Liu, X. Zhou, Z. Jia, H. Wu, G. Wu, Oxygen vacancyinduced dielectric polarization prevails in the electromagnetic wave-absorbing mechanism for Mn-based MOFs-derived
    composites. Adv. Funct. Mater. 32, 2204499 (2022). https:// doi.org/10.1002/adfm. 202204499
  9. B. Li, H. Tian, L. Li, W. Liu, J. Liu et al., Graphene-assisted assembly of electrically and magnetically conductive ceramic nanofibrous aerogels enable multifunctionality. Adv. Funct. Mater. (2024). https://doi.org/10.1002/adfm. 202314653
  10. L. Gai, Y. Wang, P. Wan, S. Yu, Y. Chen et al., Compositional and hollow engineering of silicon carbide/carbon microspheres as high-performance microwave absorbing materials with good environmental tolerance. Nano-Micro Lett. 16, 167 (2024). https://doi.org/10.1007/s40820-024-01369-6
  11. F. Pan, M. Ning, Z. Li, D. Batalu, H. Guo et al., Sequential architecture induced strange dielectric-magnetic behaviors in ferromagnetic microwave absorber. Adv. Funct. Mater. 33, 2300374 (2023). https://doi.org/10.1002/adfm. 202300374
  12. M. He, J. Hu, H. Yan, X. Zhong, Y. Zhang et al., Shape anisotropic chain-like CoNi /polydimethylsiloxane composite films with excellent low-frequency microwave absorption and high thermal conductivity. Adv. Funct. Mater. (2024). https://doi. org/10.1002/adfm. 202316691
  13. K. Zhang, Y. Liu, Y. Liu, Y. Yan, G. Ma et al., Tracking regulatory mechanism of trace Fe on graphene electromagnetic wave absorption. Nano-Micro Lett. 16, 66 (2024). https://doi. org/10.1007/s40820-023-01280-6
  14. J. Cheng, Y. Jin, J. Zhao, Q. Jing, B. Gu et al., From VIB- to VB-group transition metal disulfides: structure engineering modulation for superior electromagnetic wave absorption. Nano-Micro Lett. 16, 29 (2024). https://doi.org/10.1007/ s40820-023-01247-7
  15. M. Ning, P. Jiang, W. Ding, X. Zhu, G. Tan et al., Phase manipulating toward molybdenum disulfide for optimizing electromagnetic wave absorbing in gigahertz. Adv. Funct. Mater. 31(19), 2011229 (2021). https://doi.org/10.1002/ adfm. 202011229
  16. J. Liang, F. Ye, Y. Cao, R. Mo, L. Cheng et al., Defectengineered graphene/ multilayer alternating core-shell nanowire membrane: a plainified hybrid for broadband electromagnetic wave absorption. Adv. Funct. Mater. 32, 2200141 (2022). https://doi.org/10.1002/adfm. 202200141
  17. J. Wang, L. Liu, S. Jiao, K. Ma, J. Lv et al., Hierarchical carbon fiber@MXene@MoS core-sheath synergistic microstructure for tunable and efficient microwave absorption. Adv. Funct. Mater. 30(45), 2002595 (2020). https://doi.org/ 10.1002/adfm. 202002595
  18. X. Wu, S. Xie, H. Zhang, Q. Zhang, B. Sels et al., Metal sulfide photocatalysts for lignocellulose valorization. Adv. Mater. 33(50), 2007129 (2021). https://doi.org/10.1002/ adma. 202007129
  19. Y. Dong, X. Zhu, F. Pan, Z. Xiang, X. Zhang et al., Fireretardant and thermal insulating honeycomb-like nanosheets@3D porous carbon hybrids for high-efficiency electromagnetic wave absorption. Chem. Eng. J. 426, 131272 (2021). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131272
  20. Z. Tang, L. Xu, C. Xie, L. Guo, L. Zhang et al., Synthesis of @expanded graphite with crystal/amorphous heterointerface and defects for electromagnetic wave absorption.
Nat. Commun. 14, 5951 (2023). https://doi.org/10.1038/ s41467-023-41697-6
21. L. Xing, X. Li, Z. Wu, X. Yu, J. Liu et al., 3D hierarchical local heterojunction of for enhanced microwave absorption. Chem. Eng. J. 379, 122241 (2020). https://doi. org/10.1016/j.cej.2019.122241
22. Y. Zhang, K. Ruan, K. Zhou, J. Gu, Controlled distributed hollow microspheres on thermally conductive polyimide composite films for excellent electromagnetic interference shielding. Adv. Mater. 35(16), 2211642 (2023). https:// doi.org/10.1002/adma. 202211642
23. L. Liang, Q. Li, X. Yan, Y. Feng, Y. Wang et al., Multifunctional magnetic MXene/graphene aerogel with superior electromagnetic wave absorption performance. ACS Nano 15(4), 6622-6632 (2021). https://doi.org/10. 1021/acsnano.0c09982
24. B. Li, N. Wu, Y. Yang, F. Pan, C. Wang et al., Graphene oxide-assisted multiple cross-linking of MXene for largearea, high-strength, oxidation-resistant, and multifunctional films. Adv. Funct. Mater. 33(11), 2213357 (2023). https:// doi.org/10.1002/adfm. 202213357
25. M. Li, Y. Sun, D. Feng, K. Ruan, X. Liu et al., Thermally conductive polyvinyl alcohol composite films via introducing hetero-structured MXene@silver fillers. Nano Res. 16(5), 7820-7828 (2023). https://doi.org/10.1007/ s12274-023-5594-1
26. Y. Zhang, K. Ruan, Y. Guo, J. Gu, Recent advances of MXenes-based optical functional materials. Adv. Photonics Res. 4(12), 2300224 (2023). https://doi.org/10.1002/adpr. 202300224
27. L. Chen, L. Yue, X. Wang, S. Wu, W. Wang et al., Synergistically accelerating adsorption-electrocataysis of sulfur species via interfacial built-in electric field of -MXene Mott-Schottky heterojunction in Li-S batteries. Small 19(15), 2206462 (2023). https://doi.org/10.1002/smll. 202206462
28. J. Choi, Y. Kim, S. Cho, K. Park, H. Kang et al., In situ formation of multiple schottky barriers in a MXene film and its application in highly sensitive gas sensors. Adv. Funct. Mater. 30(40), 2003998 (2020). https://doi.org/10.1002/adfm. 202003998
29. X. Zhao, M. Liu, Y. Wang, Y. Xiong, P. Yang et al., Designing a built-in electric field for efficient energy electrocatalysis. ACS Nano 16(12), 19959-19979 (2022). https://doi.org/10. 1021/acsnano.2c09888
30. S. Bai, J. Jiang, Q. Zhang, Y. Xiong, Steering charge kinetics in photocatalysis: intersection of materials syntheses, characterization techniques and theoretical simulations. Chem. Soc. Rev. 44(10), 2893-2939 (2015). https://doi.org/10.1039/ C5CS00064E
31. M. Eshete, X. Li, L. Yang, X. Wang, J. Zhang et al., Charge steering in heterojunction photocatalysis: general principles, design, construction, and challenges. Small Sci. 3(3), 2200041 (2023). https://doi.org/10.1002/smsc. 202200041
32. Y. Dong, Y. Liu, Y. Hu, K. Ma, H. Jiang et al., Boosting reaction kinetics and reversibility in Mott-Schottky
heterojunctions for enhanced lithium storage. Sci. Bull. 65(17), 1470-1478 (2020). https://doi.org/10.1016/j.scib. 2020.05.007
33. M. Saraf, B. Chacon, S. Ippolito, R. Lord, M. Anayee et al., Enhancing charge storage of MXene by partial oxidation. Adv. Funct. Mater. 34(1), 2306815 (2023). https://doi. org/10.1002/adfm. 202306815
34. B. Anasori, Y. Xie, M. Beidaghi, J. Lu, B. Hosler et al., Two-dimensional, ordered, double transition metals carbides (MXenes). ACS Nano 9(10), 9507-9516 (2015). https://doi. org/10.1021/acsnano.5b03591
35. X. Zeng, X. Jiang, Y. Ning, F. Hu, B. Fan, Construction of dual heterogeneous interface between zigzag-like Mo-MXene nanofibers and small CoNi@NC nanoparticles for electromagnetic wave absorption. J. Adv. Ceram. 12(8), 1562-1576 (2023). https://doi.org/10.26599/JAC.2023.9220772
36. Y. Sun, K. Liu, X. Hong, M. Chen, J. Kim et al., Probing local strain at -metal boundaries with surface plasmonenhanced Raman scattering. Nano Lett. 14(9), 5329-5334 (2014). https://doi.org/10.1021/n15023767
37. X. Wang, T. Zhu, S. Chang, Y. Lu, W. Mi et al., 3D nest-like architecture of core-shell composites with tunable microwave absorption performance. ACS Appl. Mater. Interfaces 12(9), 11252-11264 (2020). https://doi.org/ 10.1021/acsami.9b23489
38. L. Huang, L. Zhao, Y. Zhang, Y. Chen, Q. Zhang et al., Selflimited on-site conversion of nanodots into vertically aligned ultrasmall monolayer for efficient hydrogen evolution. Adv. Energy Mater. 8(21), 1800734 (2018). https://doi. org/10.1002/aenm. 201800734
39. J. Liu, H. Liang, B. Wei, J. Yun, L. Zhang et al., “Matryoshka Doll” heterostructures induce electromagnetic parameters fluctuation to tailor electromagnetic wave absorption. Small Struct. 4(7), 2200379 (2023). https://doi.org/10.1002/sstr. 202200379
40. J. Liu, L. Zhang, H. Wu, Anion-doping-induced vacancy engineering of cobalt sulfoselenide for boosting electromagnetic wave absorption. Adv. Funct. Mater. 32(26), 2200544 (2022). https://doi.org/10.1002/adfm. 202200544
41. X. Zeng, C. Zhao, Y. Yin, T. Nie, N. Xie et al., Construction of nanosheets-covered MXene heterostructure for remarkable electromagnetic microwave absorption. Carbon 193, 26-34 (2022). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.03. 029
42. Y. Liu, P. Zhang, N. Sun, B. Anasori, Q. Zhu et al., Selfassembly of transition metal oxide nanostructures on MXene nanosheets for fast and stable lithium storage. Adv. Mater. 30(23), 1707334 (2018). https://doi.org/10.1002/adma. 20170 7334
43. X. Jiang, Q. Wang, L. Song, H. Lu, H. Xu et al., Enhancing electromagnetic wave absorption with core-shell structured nanospheres. Carbon Energy (2024). https://doi.org/10.1002/cey2.502
44. Q. Xi, F. Xie, J. Liu, X. Zhang, J. Wang et al., In situ formation Schottky junction for accelerating photocatalytic hydrogen evolution kinetics: manipulation of local
coordination and electronic structure. Small 19(24), 2300717 (2023). https://doi.org/10.1002/smll. 202300717
45. F. Hu, F. Zhang, X. Wang, Y. Li, H. Wang et al., Ultrabroad band microwave absorption from hierarchical hybrids via annealing treatment. J. Adv. Ceram. 11(9), 1466-1478 (2022). https://doi.org/10.1007/ s40145-022-0624-0
46. J. Liu, Z. Jia, W. Zhou, X. Liu, C. Zhang et al., Self-assembled magnetic ferrite nanocomposite for highefficiency microwave absorption. Chem. Eng. J. 429, 132253 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132253
47. X. Zeng, H. Zhang, R. Yu, G. Stucky, J. Qiu, A phase and interface co-engineered @ NiFeP @ NPS-C hierarchical heterostructure for sustainable oxygen evolution reaction. J. Mater. Chem. A 11(26), 14272-14283 (2023). https:// doi.org/10.1039/D3TA01993D
48. Z. Gao, Z. Ma, D. Lan, Z. Zhao, L. Zhang et al., Synergistic polarization loss of -based multiphase solid solution for electromagnetic wave absorption. Adv. Funct. Mater. 32, 2112294 (2022). https://doi.org/10.1002/adfm. 202112294
49. T. Zeng, G. Chen, Q. Peng, D. Feng, Q. Wang, Nano embedded in nitrogenous-carbon compounds for long-life and high-rate cycling sodium-ion batteries. ChemSusChem 14(11), 2383-2392 (2021). https://doi.org/10.1002/cssc. 202100615
50. J. Liu, L. Zhang, D. Zang, H. Wu, A competitive reaction strategy toward binary metal sulfides for tailoring electromagnetic wave absorption. Adv. Funct. Mater. 31(45), 2105018 (2021). https://doi.org/10.1002/adfm. 202105018
51. X. Zeng, C. Zhao, X. Jiang, R. Yu, R. Che, Functional tailoring of multi-dimensional pure MXene nanostructures for significantly accelerated electromagnetic wave absorption. Small 19(41), 2303393 (2023). https://doi.org/10.1002/smll. 20230 3393
52. Q. Tang, Z. Zhou, P. Shen, Are MXenes promising anode materials for Li ion batteries? Computational studies on electronic properties and Li storage capability of and monolayer. J. Am. Chem. Soc. 134(40), 16909-16916 (2012). https://doi.org/10.1021/ja308463r
53. Z. Chen, J. Zhang, L. Ni, D. Sheng, R. Gao et al., Improving electromagnetic wave absorption property of metal borides/ carbon nanocomposites by magnetic-electric balance and ion substitution tuning strategy. Carbon 221, 118901 (2024). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.118901
54. A. Xie, D. Sheng, W. Liu, Y. Chen, S. Cheng, Enhancing electromagnetic absorption performance of Molybdate@Carbon by metal ion substitution. J. Mater. Sci. Technol. 163, 92-100 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.05.004
55. Y. Jiao, Z. Dai, M. Feng, J. Luo, Y. Xu, Electromagnetic absorption behavior regulation in bimetallic polyphthalocyanine derived CoFe -alloy/C 0D/2D nanocomposites. Mater. Today Phys. 33, 101058 (2023). https://doi.org/10.1016/j. mtphys.2023.101058
56. T. Gao, R. Zhao, Y.X. Li, Z. Zhu, C. Hu et al., Sub-nanometer Fe clusters confined in carbon nanocages for boosting dielectric polarization and broadband electromagnetic wave
absorption. Adv. Funct. Mater. 32(31), 2204370 (2022). https://doi.org/10.1002/adfm. 202204370
57. A. Xie, Z. Ma, Z. Xiong, W. Li, L. Jiang et al., Conjugate ferrocene polymer derived magnetic nanocomposites for electromagnetic absorption application. J. Mater. Sci. Technol. 175, 125-131 (2024). https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.08. 016
58. K. Cole, R. Cole, Dispersion and absorption in dielectrics I. Alternating current characteristics. J. Chem. Phys. 9, 341-351 (1941). https://doi.org/10.1063/1.1750906
59. Z. Gao, A. Iqbal, T. Hassan, S. Hui, H. Wu et al., Tailoring built-in electric field in a self-assembled zeolitic imidazolate framework/MXene nanocomposites for microwave absorption. Adv. Mater. (2024). https://doi.org/10.1002/adma. 202311411
60. A. Xie, R. Guo, L. Wu, W. Dong, Anion-substitution interfacial engineering to construct hierarchical nanocomposites for broadband electromagnetic wave absorption. J. Colloid Interf. Sci. 651, 1-8 (2023). https://doi.org/10.1016/j. jcis.2023.07.169
61. Z. Li, L. Zhang, H. Wu, A regulable polyporous graphite/ melamine foam for heat conduction, sound absorption and electromagnetic wave absorption. Small 20(11), 2305120 (2024). https://doi.org/10.1002/smll. 202305120
62. C. Wei, L. Shi, M. Li, M. He, M. Li et al., Hollow engineering of sandwich NC@Co/NC@MnO2 composites toward strong wideband electromagnetic wave attenuation. J. Mater. Sci.
Technol. 175, 194-203 (2024). https://doi.org/10.1016/j.jmst. 2023.08.020
63. Y. Liu, X. Wei, X. He, J. Yao, R. Tan et al., Multifunctional shape memory composites for Joule heating, self-healing, and highly efficient microwave absorption. Adv. Funct. Mater. 33(5), 2211352 (2023). https://doi.org/10.1002/adfm. 20221 1352
64. X. Liu, W. Ma, Z. Qiu, T. Yang, J. Wang et al., Manipulation of impedance matching toward 3D-printed lightweight and stiff MXene based aerogels for consecutive multiband tunable electromagnetic wave absorption. ACS Nano 17(9), 8420-8432 (2023). https://doi.org/10.1021/acsnano.3c00338
65. J. Wen, G. Chen, S. Hui, Z. Li, J. Yun et al., Plasma induced dynamic coupling of microscopic factors to collaboratively promote EM losses coupling of transition metal dichalcogenide absorbers. Adv. Powder Mater. 3(3), 100180 (2024). https://doi.org/10.1016/j.apmate.2024.100180
66. H. Liang, S. Hui, G. Chen, H. Shen, J. Yun et al., Discovery of deactivation phenomenon in electromagnetic wave absorbent and its reactivation mechanism. Small Methods (2024). https://doi.org/10.1002/smtd. 202301600
67. S. Hui, X. Zhou, L. Zhang, H. Wu, Constructing multiphaseinduced interfacial polarization to surpass defect-induced polarization in multielement sulfide absorbers. Adv. Sci. 11(6), 2307649 (2024). https://doi.org/10.1002/advs. 202307649
  1. Xiaojun Zeng and Xiao Jiang contributed equally to this work.
    Xiaojun Zeng, zengxiaojun@jcu.edu.cn; Renchao Che, rcche@fudan.edu.cn
    School of Materials Science and Engineering, Jingdezhen Ceramic University, Jingdezhen 333403, People’s Republic of China
    School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, People’s Republic of China
    Laboratory of Advanced Materials, Shanghai Key Lab of Molecular Catalysis and Innovative Materials, Academy for Engineering and Technology, Fudan University, Shanghai 200438, People’s Republic of China
    Zhejiang Laboratory, Hangzhou 311100, People’s Republic of China