Forskere udvikler metode til at forbedre fotoluminescenseffektiviteten af ​​2-D halvledere

Et hold ledet af forskere fra National University of Singapore (NUS) har udviklet en metode til at forbedre fotoluminescenseffektiviteten af ​​wolframdiselenid, en todimensionel halvleder, bane vejen for anvendelse af sådanne halvledere i avancerede optoelektroniske og fotoniske enheder.

Wolframdiselenid er en enkelt-molekyle-tyk halvleder, der er en del af en ny klasse af materialer kaldet overgangsmetal dichalcogenider (TMDC'er), som har evnen til at omdanne lys til elektricitet og omvendt, gør dem til stærke potentielle kandidater til optoelektroniske enheder såsom tyndfilmsolceller, fotodetektorer fleksible logiske kredsløb og sensorer. Imidlertid, dens atomare tynde struktur reducerer dens absorptions- og fotoluminescensegenskaber, derved begrænse dens praktiske anvendelser.

Ved at inkorporere monolag af wolframdiselenid på guldsubstrater med skyttegrave i nanostørrelse, forskerholdet, ledet af professor Andrew Wee fra Institut for Fysik ved NUS Det Naturvidenskabelige Fakultet, med succes forbedret nanomaterialets fotoluminescens med op til 20, 000 gange. Dette teknologiske gennembrud skaber nye muligheder for at anvende wolframdiselenid som et nyt halvledermateriale til avancerede applikationer.

fru Wang Zhuo, en ph.d.-kandidat fra NUS Graduate School for Integrative Sciences and Engineering (NGS) og første forfatter til papiret, forklaret, "Dette er det første arbejde, der demonstrerer brugen af ​​guldplasmoniske nanostrukturer til at forbedre fotoluminescensen af ​​wolframdiselenid, og vi har formået at opnå en hidtil uset forbedring af lysabsorptionen og emissionseffektiviteten af ​​dette nanomateriale."

Uddybende betydningen af ​​den nye metode, Prof Wee sagde, "Nøglen til dette arbejde er designet af guld plasmoniske nanoarray skabeloner. I vores system, resonanserne kan indstilles til at blive matchet med pumpens laserbølgelængde ved at variere strukturernes tonehøjde. Dette er afgørende for plasmonkobling med lys for at opnå optimal feltindeslutning."

Den nye forskning blev først offentliggjort online i tidsskriftet Naturkommunikation den 6. maj 2016.

Det næste skridt

Den nye metode udviklet af NUS-teamet, i samarbejde med forskere fra Singapore University of Technology and Design og Imperial College, åbner op for en ny platform til at undersøge nye elektriske og optiske egenskaber i hybridsystemet af guld med wolframdiselenid. Bevæger sig fremad, forskerholdet vil yderligere undersøge effektiviteten af ​​den laterale guldplasmon til at forbedre den anden harmoniske generation og elektroluminescens af TMDC'er. De vil også undersøge disse effekter i andre todimensionelle overgangsmetal dichalcogenider med forskellige båndgab, da de forventes at vise forskellige interaktionsmekanismer.