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高吸光度和可调材料

信息来源:星火计划 发布时间:【2020-08-14 】 点击次数:
通过对不同的二维材料进行分层,巴塞尔大学的物理学家创造了一种新颖的结构,能够吸收几乎所有选定波长的光。该成就取决于双层二硫化钼。新结构的特殊性能使其成为光学组件或单个光子源的应用候选者,它们在量子研究中起着关键作用。研究结果发表在科学期刊《自然纳米技术》上。
 
新型二维材料是当前世界范围内的热门研究课题。特别引起关注的是范德华异质结构,它由范德华力将不同材料的各个层组成。不同层之间的相互作用可以使所得材料具有全新的性能。
 
双层解锁关键属性
 
已经有范德华异质结构吸收多达100%的光。单层二硫化钼的吸收能力在此范围内。吸收光后,电子会脱离其在价带中的原始位置,留下带正电的空穴。电子移动到更高的能级,称为导带,在那里电子可以自由移动。
 
产生的空穴和电子根据库仑定律相互吸引,产生在室温下保持稳定的结合电子-空穴对。然而,随着单层的二硫化钼也没有办法来控制光波长被吸收。巴塞尔大学物理系和瑞士纳米科学研究所的理查德·沃伯顿教授解释说:“只有在添加第二层二硫化钼时,我们才能获得可调性,这是用于应用目的的必要属性。”
 
吸收和可调性
 
Warburton和他的团队与法国研究人员紧密合作,成功建立了这样一个结构。物理学家使用了夹在绝缘体和导电石墨烯两面之间的双层二硫化钼双层。
 
“如果向外部石墨烯层施加电压,则会产生一个电场,从而影响两个二硫化钼层的吸收性能,”沃伯顿团队的博士生,该研究的主要作者纳丁·莱斯冈解释说。“通过调节施加的电压,我们可以选择在这些层中形成电子-空穴对的波长。”
 
理查德·沃伯顿(Richard Warburton)补充说:“这项研究可以为开发调制器等光电器件的新方法铺平道路。” 调制器用于有选择地改变信号的幅度。另一个潜在的应用是生成单个光子,这对量子技术具有重要意义。

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