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cyqdesign

2020-10-28 21:25

科學(xué)家通過(guò)改變二維材料來(lái)提高電子和光學(xué)器件的性能

由賓夕法尼亞州立大學(xué)助理教授Shengxi Huang領(lǐng)導(dǎo)的研究人員最近發(fā)表了兩個(gè)獨(dú)立但相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，都是關(guān)于他們成功改變薄型二維材料以及相關(guān)應(yīng)用的。通過(guò)兩種不同的方式—原子和物理方式改變二維材料，研究人員能夠增強(qiáng)光發(fā)射和增加信號(hào)強(qiáng)度，擴(kuò)大了依賴(lài)這些材料的許多光學(xué)和電子設(shè)備的性能范圍。

在第一種方法中，研究人員修改了材料的原子構(gòu)成。在常用的二維材料中，研究人員依靠薄層之間的相互作用，即所謂的范德華層間耦合，來(lái)產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移，然后用于設(shè)備中。然而，這種層間耦合是有限的，因?yàn)殡姾墒蔷鶆蚍植荚诿繉拥膬蛇叀?span style="display:none"> f\Qi()

為了加強(qiáng)耦合，研究人員創(chuàng)造了一種被稱(chēng)為Janus過(guò)渡金屬二鹵化物的新型二維材料，通過(guò)將層的一側(cè)原子替換為不同類(lèi)型的原子，產(chǎn)生電荷的不均勻分布。

"這種[原子變化]意味著電荷可以不均勻地分布，"Huang說(shuō)。"這就在平面內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)電場(chǎng)，并能因此吸引不同的分子，從而增強(qiáng)光的發(fā)射。"

另外，如果范德華層間耦合可以通過(guò)以一定的角度扭轉(zhuǎn)層來(lái)調(diào)整到合適的水平，就可以誘導(dǎo)出超導(dǎo)性，對(duì)電子和光學(xué)器件的進(jìn)步帶來(lái)影響。

在第二種改變二維材料以提高其能力的方法中，研究人員通過(guò)將一層MoS2（一種常見(jiàn)的二維材料，通常是平坦而薄的材料）卷成大致的圓柱形，加強(qiáng)了能量上轉(zhuǎn)換過(guò)程所產(chǎn)生的信號(hào)。

MoS2材料發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是非線性光學(xué)效應(yīng)的一部分，如果一束光照射到一個(gè)物體上，頻率就會(huì)翻倍，這就是能量轉(zhuǎn)換的意義所在。通過(guò)卷制材料，研究人員實(shí)現(xiàn)了95倍以上的信號(hào)提升。