石墨烯/二硫化鎢/金電極疊層器件實(shí)物

器件原理圖及掃描光電流顯微鏡得到的測(cè)量結(jié)果，圖片來自Science DOI: 10.1126

曼徹斯特大學(xué)和新加坡國(guó)立大學(xué)研究人員首次將石墨烯與過渡金屬二硫?qū)僭鼗衔铮╰ransition metal dichalcogenides，TMDC）單層相結(jié)合，創(chuàng)建了三維層疊的多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)中光電流數(shù)值高過預(yù)期，該結(jié)果已發(fā)表在最新一期科學(xué)雜志上。

論文稱這一結(jié)構(gòu)結(jié)合了兩者的優(yōu)異特性：TMDC層夾在兩層石墨烯之間，起到超高效吸光作用，而石墨烯則可作為透明導(dǎo)電層。試驗(yàn)展示出的良好效果使得還能夠進(jìn)一步集成為更加復(fù)雜和多功能性異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)研究有望用于創(chuàng)建超靈敏光電探測(cè)器或高效太陽(yáng)電池。

實(shí)驗(yàn)中使用的二維原子晶體材料包括二硫化鉬(MoS2)，二硫化鎢(WS2)和二硒化鎢(WSe2)，厚度在5nm到50nm，其中使用二硫化鉬和表面等離子體激元(金納米粒子)加強(qiáng)光吸收后，外量子效率在633nm和488nm均超過30%。

諾貝爾獎(jiǎng)得主，曼徹斯特大學(xué)的Novoselov教授表示：“我們十分高興看到二維原子晶體結(jié)構(gòu)材料帶來的新機(jī)會(huì)。目前二維原子晶體的種類已經(jīng)得到了豐富，可以根據(jù)需要的參數(shù)進(jìn)行選擇。”

論文作者Liam Britnell博士補(bǔ)充道，“這次我們?cè)跇O短的時(shí)間內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了從想法到器件的實(shí)現(xiàn)。即使我們的結(jié)構(gòu)目前還沒有完全優(yōu)化，但結(jié)果已經(jīng)十分喜人。”