Монослои халькогенидов оптимальны для создания лазеров и светодиодов
 Изображение и характеристики гетероструктур на основе тунгстенита / молибденита. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Дихалькогениды представляют собой слоистые полупроводниковые пленки, которые могут быть использованы при создании маломощных электронных схем, дешевых или гибких дисплеев, датчиков и даже гибких электронных компонент, наносимых на самые разнообразные поверхности. Эти так называемые ванн-дер-ваальсовы материалы имеют химическую формулу MX2, где M – относится к переходным металлам (это может быть, к примеру, молибден или вольфрам), а X – к халькогенам (к примеру, сера, теллур или селен). Грубо говоря, они представляют собой полупроводники с косвенной запрещенной зоной в объеме полупроводников с прямой запрещенной зоной, размеры которых сокращены до одного молекулярного слоя (монослоя). Атомы внутри одного монослоя соединены при помощи ковалентных связей, в то время, как между собой отдельные слои материала соединяются при помощи ванн-дер-ваальсовых сил (отсюда и упомянутое выше название для семейства материалов). Эти монослои эффективно поглощают и излучают свет, таким образом, они могут стать основой создания различных оптоэлектронных устройств, к примеру, светоизлучающих диодов и солнечных батарей.
В рамках своей последней работы совместная группа исследователей из University of California, Lawrence Berkeley National Lab (США), а также Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (Германия) изучила гетероструктуру, состоящую из монослоев WSe2 / MoS2, размещенных друг за другом. Исследование проводилось в основном при помощи фотоэмиссионной электронной микроскопии.
Собранные учеными данные показали, что в описанной структуре слой тунгстенита имеет отрицательный заряд, а молидбенита – положительный. Кроме того, они смогли наблюдать большое смещение (порядка 100 мэВ) между пиком фотолюминесценции и самым низким пиком поглощения гетероструктуры. Эти наблюдения подразумевают присутствие в созданной структуре гетероперехода II типа; причем, данная гипотеза подтверждается данными фотоэмиссионной электронной микроскопии. Также полученные результаты показывают, что ученые в действительности могут контролировать монослои.
По мнению ученых, наблюдаемые ими материалы можно назвать идеальными в атомарном масштабе. С их точки зрения это выгодно, когда речь идет о миниатюризации устройств и работах в области энергоэффективной электроники и оптоэлектроники.
В ближайшей перспективе ученые планируют создать подобную гетероструктуру по методу «от малого к большому», варьируя состав и расстояния между отдельными монослоями. Это необходимо для дальнейшего изучения основных физических и электронных свойств описанных гетеропереходов. Также планируется исследовать вакансии и другие дефекты в структурах.
Подробные результаты работы опубликованы в PNAS.
Также по теме:
- Нанометровый зазор позволяет генерировать волны терагерцового диапазона
- Предложена техника обхода проблемы расчета контактного сопротивления в двумерных устройствах
- Ученые обнаружили дихалькогенид со свойствами монослоя
- Ученые научились добавлять в графен дырки проводимости
- Ученые предложили новые ультратонкие и эффективные солнечные ячейки
Источники: