近日，哥倫比亞大學(xué)的Abhay Pasupathy教授(通訊作者)報(bào)道了利用化學(xué)氣相傳輸法和助溶劑法合成了三種不同的單層2D二硫化物晶體。作者利用掃描隧道顯微鏡(STM)和掃描透射電子顯微鏡(STEM)對三種材料的缺陷進(jìn)行探究，同時(shí)通過光致發(fā)光(PL)實(shí)驗(yàn)研究了缺陷與光電子性能之間的關(guān)系。
石墨片可成功剝離為單層石墨烯后，吸引了各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家和工程師對二維(2D)材料的關(guān)注。其中，2D二硫化物屬于層狀二硫化物，其與石墨烯具有相似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所以2D二硫化物具有十分優(yōu)異的電子以及光學(xué)性能。然而，2D二硫化物晶體的無序狀態(tài)極大的限制了其進(jìn)一步應(yīng)用，同時(shí)不同的合成和處理方法所引入的缺陷導(dǎo)致其電子結(jié)構(gòu)具有很大的差異。更重要的是，目前關(guān)于缺陷對光電子性能的影響仍沒有完整的理論體系。因此，研究2D二硫化物的缺陷及其光電性能具有重大意義。
通過化學(xué)氣相傳輸法以及助熔劑生長法制備三種不同2D二硫化物晶體，探究不同制備和處理方法對晶體內(nèi)部缺陷的影響。
利用STM以及STEM探究了缺陷對材料光電子性能的影響，為全面地了解缺陷與材料性能關(guān)系提供基礎(chǔ)。
將DFT計(jì)算結(jié)果以及PL實(shí)驗(yàn)與STM以及STEM進(jìn)行比較，從理論層面理解缺陷與材料光電子性能的關(guān)系。
哥大教授利用化學(xué)氣相傳輸法以及助溶劑法合成三種不同的2D二硫化物晶體。通過STM和STEM對三種材料的缺陷進(jìn)行探究，并利用PL實(shí)驗(yàn)探究缺陷與光電子性能之間的關(guān)系。本文中2D過渡金屬硫化物的缺陷濃度比起目前水平可以減小兩個(gè)數(shù)量級，對于需要高激子濃度以及長散射時(shí)間的器件具有十分重要的意義。同時(shí)，作者還利用帶隙研究以及化學(xué)勢計(jì)算進(jìn)一步對缺陷對電子結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行探究，為全面了解缺陷與材料的光電子性能關(guān)系提供了理論基礎(chǔ)。
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