Двумерные полупроводниковые монослои могут излучать больше света
 Изменение фотолюминесценции полупроводникового монослоя TMDC под воздействием различных газов. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Двумерные листы дихалькогенидов переходных металлов (transition-metal dichalcogenides, TMDC) весьма перспективны для различных электронных и оптоэлектронных приложений, в частности, создания светодиодов и солнечных батарей. Электроны в таких структурах сравнительно сильно взаимодействуют со светом, несмотря на то, что часто речь идет о толщинах, порядка одного атома. Поэтому, даже если материал имеет толщину всего в несколько атомов, в формировании электрического тока участвует большая часть поглощенных фотонов.
Однако до сих пор у подобных структур были и свои серьезные недостатки. В частности, фрагменты полупроводника толщиной в один атом (используемые при создании подобных структур) не достаточно эффективно испускают свет, поскольку в данном случае (у полупроводниковых монослоев) квантовый выход фотолюминесценции является достаточно низким.
Похоже, способ справиться с этим затруднением предложила группа ученых из University of California (США). Ученые обнаружили, что они могут увеличить светоизлучающую эффективность двумерных материалов в 100 раз простым воздействием на образцы с помощью газообразного кислорода или водяного пара после термического отжига в вакууме. Стоит отметить, что эффект является полностью обратимым при комнатной температуре, при этом сила его воздействия регулируется с помощью изменения давления газа.
По словам исследователей, молекулы кислорода или водяного пара слабо взаимодействуют с полупроводниковым монослоем TMDC, однако они стабилизируют пары электрон-дырка проводимости (экситоны), которые в противном случае не могут существовать достаточно долго. Таким образом, эти пары могут рекомбинировать и производить больше света.
Как считают сами ученые, полученные ими результаты показывают, что, как и графен, полупроводниковый монослой TMDC очень чувствителен к окружающей среде. Взаимодействие с окружающими молекулами газа изменяет физические свойства материала с помощью корректировки экситонного взаимодействия в системе.
По мнению исследователей, их работа в будущем должна помочь ученым лучше понять, насколько чувствительны полупроводниковые монослои к молекулам среды, и как они взаимодействуют с различными газами. Сейчас команда занята поиском ответа на вопрос о том, как дефекты (к примеру, кристаллической решетки) в таких двумерных полупроводниках влияют на их фотолюминесценцию. Одновременно с этим они стараются создать новые TMDC с необычными физическими свойствами.
Подробные результаты работы опубликованы в журнале Nano Letters.
Также по теме:
- Физики продолжают улучшать свойства полупроводников
- Свойствами графена можно управлять при помощи механики
- Механическое напряжение в кристалле улучшает свойства органических полупроводников
- Зарядные технологии будущего для экологически чистых автомобилей
- Полупроводниковые нанокристаллы позволяют создавать идеальные оптические термометры
Источники: