Дефекты повышают фотолюминесценцию двумерных полупроводников
 Структура вакансии в монослое дихалькогенида переходного металла. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Свое открытие группа исследователей из University of California (США), Institute of Semiconductors на базе Chinese Academy of Sciences (Китай) и Massachusetts Institute of Technology (США) сделала благодаря тому, что работа ученых была направлена на изучение анионных вакансий в монослоях дихалькогенидов переходных металлов. Надо отметить, что эти материалы считаются перспективными для различных электронных и оптоэлектронных приложений, к примеру, для создания светоизлучающих диодов и солнечных батарей. Связано это с тем, что при уменьшении толщины такого полупроводника до монослоя, в нем появляется прямая запрещенная зона, упрощающая применение материала в реальных устройствах.
Для создания вакансий в монослое изучаемого материла ученые применяли высокоэнергетические альфа-частицы. После бомбардировки альфа-частицами, оценивался световой спектр излучения полупроводников, причем, полученный спектр сравнивался со спектром первоначального образца. Это сравнение доказывало, что после бомбардировки на спектре появлялись дополнительные линии излучения, расположенные ниже запрещенной зоны. Материал становился более люминесцентным за счет увеличения плотности вакансий. А новый пик на спектре был связан с рекомбинацией связанных экситонов. Поскольку данный пик отсутствует при повторении эксперимента в вакууме, по мнению ученых, это доказывает наличие рекомбинации на дефектах только под воздействием молекул атмосферного газа (к примеру, азота или кислорода). Иными словами, работа продемонстрировала, что в данном случае наличие дефектов и реальной атмосферы не является фактором, ухудшающим результаты измерений.
Надо отметить, что световое излучение полупроводника увеличивается за счет «расходования» свободных электронов из материала (на описанные выше взаимодействия в области дефектов). Этот перенос заряда изменяет свойства материала и стабилизирует экситоны, так, что они, в свою очередь, способны рекомбинировать и производить больше света.
Подробные результаты работы ученых опубликованы в журнале Scientific Report. В целом работа ученых не только пролила свет на то, как дефекты влияют на фотолюминесценцию двумерных полупроводников (дихалькогенидов переходных металлов), но и указала новый способ для адаптации их физических свойств на практике. В ближайшее время научная группа планирует повторить эксперименты на других материалах.
Также по теме:
- Полупроводниковые нанокристаллы позволяют создавать идеальные оптические термометры
- Наночастицы демонстрируют свой истинный цвет
- Двумерные полупроводниковые монослои могут излучать больше света
- Свойствами графена можно управлять при помощи механики
- Зарядные технологии будущего для экологически чистых автомобилей
Источники: