• 分類：專題專欄
• 作者：低維材料在線
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• 發(fā)布時(shí)間：2017-12-19 23:13
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【概要描述】? ? ? ?眾所周知，當(dāng)物質(zhì)尺度從三維的塊體變成二維、甚至單原子層的時(shí)候，它往往能表現(xiàn)出新穎的物理特性。據(jù)巨納集團(tuán)工程師介紹，二維半導(dǎo)體材料，尤其是二維過(guò)渡金屬硫化物，巨納低維材料在線提供的二維過(guò)渡金屬硫化物就因具有許多與其在塊狀形態(tài)下不同的特征頗受科學(xué)家們的青睞，比如：隨著層數(shù)的減少，原本是間接帶隙半導(dǎo)體的二維過(guò)渡金屬硫化物就“搖身一變”成為直接帶隙半導(dǎo)體。具有蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)并呈空間對(duì)稱性破缺的單層MoS2，使之成為能谷電子學(xué)（valleytronics）的熱點(diǎn)材料。這些優(yōu)越的性能開啟了二維過(guò)渡金屬硫化物在光電子和電子器件研究方面的新篇章?；趯?duì)二維過(guò)渡金屬硫化物的電場(chǎng)調(diào)控的最新進(jìn)展，新加坡南洋理工大學(xué)劉政課題組就從光學(xué)性能、金屬-絕緣體相變和能谷性能調(diào)控三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)。 ? ? ? ?從光學(xué)性能調(diào)控的角度出發(fā)，理論計(jì)算證明，外加特定的電場(chǎng)，雙層二硫化鉬能實(shí)現(xiàn)從直接帶隙半導(dǎo)體到間接帶隙半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，使得其相應(yīng)的發(fā)光和激子特性發(fā)生變化。單層二硫化鉬內(nèi)部電子濃度受到電場(chǎng)的作用發(fā)生變化，可以使材料的發(fā)光光譜在電中性激子和帶電荷激子之間轉(zhuǎn)換，改變激子結(jié)合能。結(jié)合外加電場(chǎng)在非線性光學(xué)性能領(lǐng)域?qū)ΧS材料倍頻的調(diào)控，二維過(guò)渡金屬硫化物在光電器件方面的應(yīng)用已經(jīng)呼之欲出。 ? ? ? ?而在電學(xué)性能調(diào)控方面，通過(guò)提高二硫化鉬等二維過(guò)渡金屬硫化物的載流子濃度，可以實(shí)現(xiàn)其從半導(dǎo)體到金屬的轉(zhuǎn)變，人們甚至發(fā)現(xiàn)其在低溫時(shí)表現(xiàn)出了超導(dǎo)的特性。利用二維強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系，利用電場(chǎng)調(diào)制二維超導(dǎo)材料轉(zhuǎn)變溫度也變成了可能。在TiSe2體系中，電場(chǎng)調(diào)控抑制了電荷密度波（CDW）態(tài)，同時(shí)使體系表現(xiàn)出超導(dǎo)態(tài)，這就為研究電場(chǎng)調(diào)控多體態(tài)提供了新的思路。 ? ? ? ?最值得期待的則是二維過(guò)渡金屬硫化物在能谷性能調(diào)控方面的表現(xiàn)。雙層二硫化鉬能夠在外加電場(chǎng)的作用下，利用自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)稱性破缺并且進(jìn)一步完成對(duì)能谷極化的調(diào)控。利用這一現(xiàn)象，材料能谷霍爾效應(yīng)的電場(chǎng)調(diào)控同樣可以被實(shí)現(xiàn)，這就昭示著制備出能谷器件的可能。此外，在塊體WSe2表面，電場(chǎng)也可以引起對(duì)稱性破缺，來(lái)產(chǎn)生并調(diào)節(jié)自旋或是能谷電流。在強(qiáng)電場(chǎng)的調(diào)制下，二維過(guò)渡金屬硫化物的能谷性能就可以用來(lái)產(chǎn)生電致圓偏光。這些特質(zhì)使人們?cè)谀芄入娮訉W(xué)這一新興研究領(lǐng)域向前邁了一大步。隨著對(duì)二維過(guò)渡金屬硫化物性能調(diào)控的深入研究，基于電場(chǎng)效應(yīng)，結(jié)合并優(yōu)化材料的光學(xué)、電學(xué)和能谷性能，相信新穎二維光電器件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用可指日而待，在廣袤的科技田野中開出一朵新鮮絢爛的花。