科学家探索用于光电子的二维半导体
2023/5/21 来源：不详治疗白癜风哪里治疗最好 http://www.gs218.com/
将二维钙钛矿连接到光学活性过渡金属二硫属化物可以提高光电器件性能
由澳大利亚莫纳什大学的科学家领导的一项新研究着眼于一种通过将二维钙钛矿与光学活性过渡金属二硫化物(TMD)连接起来来提高光电器件性能并扩展其功能的方法。
2D钙钛矿和TMD在结构上是不同的，但是，由于堆叠层之间的范德华相互作用，它们可以形成干净的界面。使用准确的第一原理计算，作者证明了新颖的界面（带对齐）和传输属性在2D钙钛矿/TMD异质结构中是可行的，可以根据适当的选择来广泛调整，这些界面可以广泛调整。
为了准确理解接口属性，作者创建了接口的晶格匹配结构，并使用超级计算工具通过高度内存密集型计算探索了它们的属性。
在特定系统中，预测的具有NIR/可见带隙的II相对齐可以在相对较低的能量下增强光学吸收。此外，相当大地带偏移和具有较低离解能的层间激子的可能性可以导致激发的电荷载流子在两种材料上更容易地层间分离。这些提供了实现更高光电流和提高太阳能电池效率的可能性。研究人员还预测了I型系统用于基于重组的设备（如发光二极管）和III型系统用于实现隧道传输的可能性。此外，它们还在这种二维钙钛矿/TMD异质结构中表现出显着的应变耐受性，这是柔性传感器的先决条件。
“总体而言，这些发现表明，计算引导的异质结构选择可以为特定器件应用提供比固有材料更好的平台，并在下一代多功能器件（如柔性光电传感器或LED）中具有潜力”，FLEETCIA/NikhilMedhekar教授说他与博士生AbinVarghese和博士后研究员YuefengYin一起领导了这项工作。
为了进一步探索二维异质结构的物理特性，该团队与印度IIT孟买的SaurabhLodha领导的实验家合作，解释了一种尚未发现的光电现象的出现。
在WSe2/SnSe2异质结构的第一项工作中，光照后，光电流的极性表现出对跨异质结构界面的电传输类型（热离子或隧道效应）的依赖性。上图显示了如何使用光或通过施加平面外电场来控制跨WSe2/SnSe2异质结构的电荷传输机制，这会导致正或负的光响应度(R)。
Monash的研究人员采用了基于密度泛函理论的电场相关能带结构计算，并将这一观察结果归因于界面处能带排列的性质。他们一起表明，带排列从II型到III型的变化导致光电流的极性从正极变为负极。
就光电探测器的性能而言，响应度和响应时间是关键指标。在这项研究中，在设备原型中通过实验观察到了高负响应性和快速响应时间，这对于进一步开发用于实际应用的基于2D材料的设备是令人鼓舞的。
在另一种包含黑磷和MoS2的异质结构中，实验说明了照明波长对光电导极性的依赖性。在MoS2吸收边缘以上的特定波长处看到的负光导可以可控且可逆地调整为较低波长的正光导。负和正光电导之间交叉的阈值波长对薄片厚度具有重要的依赖性。蒙纳士研究人员进行的与厚度相关的能带结构计算清楚地表明，特定厚度的电荷载流子复合增加的可能性可能导致负光电导，从而有助于得出结论。
这些研究展示了控制光电探测器中传感机制的新方法，而这些方法尚未得到如此详细的研究。
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