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YACOO: 具有带隙的二维石墨烯替代材料

2015-07-03 来源:亚科官网



关键词:过渡金属二硫属化物(TMDCs);锡化钨;二维石墨烯替代材料

尽管如此,石墨烯的成功制备刺激了许多其他科学家研发具有带隙的二维石墨烯替代材料。比如瑞士联邦理工学院洛桑分校(EPFL)的Andras Kis研究小组就是这样。他们研究的材料有一个笨拙的名字:过渡金属二硫属化物(TMDCs)。这种材料的结构是很简单的二维形式。过渡金属原子,如钼或钨的单原子层被另外两个硫属(周期表中氧以下的元素,如硫和硒)单原子层夹在中间。这种TMDCs几乎和石墨烯一样薄和透明,也很柔软。更重要的是,由于很多种TMDCs具有半导体的性质,这意味着其可能被用来制作分子尺度的数码处理器,而且可能比所有基于硅元素的同类产品的能量效率都高得多。而且这种材料可以高效率地吸收和发射光子。
据法国图卢兹的纳米物体理化实验室的物理学家Bernhard Urbaszek说,TMDCs单层可以捕捉入射光子的10%以上,对于这种只有三个原子厚的材料来说,这是一个令人难以置信的数字。这也有助于将这种材料用于将光转换成电。当传入的光子撞击三层晶体时,它能激活电子的带隙跃迁,进入外部电路。而每个释放的电子会在晶体中留下一个带正电的“孔”。当施加电压时,这些空穴和电子会向相反方向流动,以产生电流。反过来,这个过程也可以将电转化为光——如果电子和空穴从外电路注入TMDC,电子和空穴相遇后,就会重组而将能量以光子形式发射出来。
这种光电转换功能,使TMDCs很有希望成为光传输信息的候选材料,以及用于微小低功率光源,甚至是激光器。今年,四个不同的团队展示了对光发射的终级控制,显示出TMDC硒化钨(WSe2)能够吸收和释放单个光子。这为需要用单光子光源编码的量子密码术和通信提供了更好的仪器基础。现有的单光子发射体通常由半导体制成,但2D材料可以做的更小,更容易与其它设备整合。它们的发射极都必然在其表面上,这也使它们更有效率,也更容易控制。
来源:x-mol行业资讯