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相变材料调控单层MoS2光学性质研究取得进展

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-08-11  浏览次数:967
核心提示:过渡金属硫族化物(TMDs)半导体材料(如MoS2,WS2等)具有类石墨烯的层状结构,其从块体减薄到单层时具有间接带隙到直接带隙的转
  过渡金属硫族化物(TMDs)半导体材料(如MoS2, WS2等)具有类石墨烯的层状结构,其从块体减薄到单层时具有间接带隙到直接带隙的转变,展现出许多独特的光、电性能,成为新一代高性能光电器件研究的重要基础材料,因此近年来受到越来越多的关注。然而,目前针对这类材料性质的调控,通常需要构筑复杂的器件或经历化学处理过程,可能对材料造成不可逆的损坏。如何实现简单、可逆、有效的调控成为一个重要的研究课题。
    清华大学材料学院刘锴课题组致力于智能相变材料和层状二维纳米材料的性能调控及应用方面的研究,自2015年加入材料学院之后,已在基于相变材料VO2的主动型红外隐身器件(Nano Lett. 2015, 15, 8365)以及缺陷调控二维材料力学性能(Adv. Mater. 2015, 27, 6841)等方面做出重要进展。课题组最近将这两类不同的材料结合,提出了以可逆热驱动的相变材料VO2作为“活性”衬底,调控单层MoS2光学性能的新方法。伴随着VO2发生的热驱动的可逆的绝缘体—金属相变,单层MoS2荧光光谱发生显著变化,这些荧光强度变化与VO2的厚度密切相关。结合有限元分析给出了光学干涉效应是导致单层MoS2荧光强度变化的原因。该方法调制单层MoS2光学性能具有可逆性,且不涉及化学和机械过程,不对材料造成任何损伤,可以推广适用于各种层状半导体材料的性能调制。
    该工作为可逆调控二维层状半导体光电性能提供了一种新的方法,拓展了二维半导体光电器件的应用范围,并展示出利用其他复杂氧化物材料调控薄层二维半导体材料性质的可能性。相关论文以Full Paper的形式发表在Wiley旗下著名期刊Small上(DOI: 10.1002/smll.201601021),论文共同第一作者为清华大学材料学院博士后侯纪伟和加州大学伯克利分校博士后Xi Wang,清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室为第一完成单位。该工作得到了青年千人计划科研基金、美国自然科学基金委和能源部的支持。
 
 
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