Двумерные полупроводниковые монослои могут излучать больше света

Изменение фотолюминесценции полупроводникового монослоя TMDC под воздействием различных газов. (кликните картинку для увеличения)

Изменение фотолюминесценции полупроводникового монослоя TMDC под воздействием различных газов. (кликните картинку для увеличения)

19.05.2013 (11:00)
Просмотров: 3460
Рейтинг: 2.00
Голосов: 1

Теги:
полупроводник, дихалькогенид, TMDC, экситон,
Технология >> Нанотехнология






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Согласно последней работе ученых из США, под воздействием кислорода или водяного пара некоторые двумерные полупроводниковые структуры могут излучать в 100 раз больше света. Как считают ученые, такое воздействие оказывает на материалы давление газа в окружающей среде. Полученные в ходе изучения этого явления результаты в будущем могут быть полезными для создания более точных оптоэлектронных или оптических устройств из двумерных материалов.

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.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное





Rambler's Top100