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  • 科学家发现一种激光处理新方法 可提高光电器件效率

    作者:实验帮译 时间:2019-04-17 09:30 阅读:1548 [投稿]
    美国海军研究实验室的科学家们发现了一种新方法,可以钝化下一代光学材料中的缺陷,以提高光学质量,并使发光二极管和其他光学元件小型化。

    美国海军研究实验室(NRL)的科学家们发现了一种新方法,可以钝化下一代光学材料中的缺陷,以提高光学质量,并使发光二极管和其他光学元件小型化。 

    “从化学的角度来看,我们发现了一种新的光催化反应,它使用激光和水分子,这是新的和令人兴奋的,”该研究的主要作者Saujan Sivaram博士说。“从一般的角度来看,这项工作能够将高质量、光学活性、原子性薄的材料集成到各种应用中,例如电子、电催化剂、存储器和量子计算应用中。” 

     

    激光照射下单层二硫化钼中硫空位处水分子键合的图示。以及光致发光(PL)在环境中的激光照射期间观察到增加。显示亮区,拼写“NRL”。

    NRL的科学家们开发了一种多用途的激光处理技术,以显著改善单层二硫化钼(MoS2)的光学性能——一种具有高空间分辨率的直接间隙半导体。在激光束“书写”的区域,他们的过程使材料的光发射效率提高了100倍。 

    根据Sivaram的研究,过渡金属二元化物(TMD)原子层(如MoS2)由于具有很高的光学吸收和直接带隙,是柔性器件、太阳能电池和光电传感器的理想组件。 

    他说:“这些半导体材料在重量和灵活性都很高的应用中特别有利。不幸的是,它们的光学特性往往是高度可变和不均匀的,因此改善和控制这些TMD材料的光学特性是实现可靠的高效率器件的关键。” 

    Sivaram说:“缺陷通常会损害这些单层半导体的发光能力。这些缺陷作为非辐射俘获态,产生热量而不是光,因此,去除或钝化这些缺陷是实现高效光电器件的重要一步。” 

    在传统的LED中,大约90%的设备是散热片,以提高冷却效果。减少的缺陷使更小的设备消耗更少的电力,从而使分布式传感器和低功耗电子设备的运行寿命更长。 

    研究人员证明,只有当水分子暴露在能量高于TMD带隙的激光照射下,才会钝化MoS2。结果是光致发光增加,没有光谱漂移。 

    与排放弱得多的未处理区域相比,处理区域保持强发光。这表明激光驱动周围气体分子和MoS2之间的化学反应。 

    “这是一项非凡的成就,”高级科学家和首席研究员贝伦德容克博士说。“这项研究的结果为TMD材料的使用铺平了道路,TMD材料对光电器件的成功至关重要,并且与国防部的任务紧密相关。” 

    原文来源:https://phys.org/news/2019-04-team-laser-method-efficiency-optoelectronic.html 

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