石墨烯/过渡金属硫化物异质结中电荷转移的研究

发布时间：2022-01-03 11:52

　　单一层状二维材料研究时间较短,很多物理特性不是十分明确,应用面也较窄,有待进一步发掘。而层状二维材料常组成层与层间以较弱范德瓦尔斯结合的异质结,又叫范德瓦尔斯异质结,其优点远大于单一层状二维材料,具有优秀的差分反射率与光吸收特性,其电荷转移速度也很快。可用于制作光探测器等较精密的仪器,还广泛用于发光器件等生活用品中,而这些应用离不开对其电子转移的性质的研究。随着过渡金属二硫化在电子以及光电子领域的广泛应用,对光生载流子动态过程的研究就有着重要的意义,本论文总结异质结中电荷转移的过程与作用,主要对石墨烯/TMDC与TMDC/TMDC二维材料,介绍时间分辨泵浦如何探究电荷转移的过程。 

【文章来源】：科学咨询（科技·管理）. 2020,(02)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

(a)(b)图示为过渡金属二硫化物晶格示意图

异质结是两种不同的半导体相接触所形成的界面区域。异质结通常有两种组成异质结的半导体都没有的优良光电特性,单层层状材料之间可以通过相互叠加而形成异质结,二维材料的丰富性可以组成不同种类的能带结构的异质结,异质结可以相互弥补各自的缺陷,例如石墨烯/TMDC中TMDC弥补了石墨烯禁带缺失的缺陷,两种二维材料组成异质结的条件有:具有相似的晶体结构和相近的原子间距。一个在导带上的电子由于强相互作用落回导带,与一个空穴结合,从而发生复合。形成异质结后,电子与空穴的复合率会提高。异质结通常由导带和价带,导带在上,价带在下,一般价带与导带之间都有间隙,也叫间隙或禁带。激子是依靠库仑力而形成的电子-空穴对,成电中性。异质结制备简单,只需将一层层状材料覆盖到另一层层状材料上就完成了,而相对较弱的层与层之间范德瓦尔斯力为堆叠带来便捷,强的共价键为二维平面内稳定性提供保障。之间因为异质结中有电子与空穴,受到光子激发后,载流子会分开形成激子,电子会驰豫到所处材料层的导带低或价带顶。层与层之间有较弱的范德瓦尔斯力,所以会相互结合。在异质结中有两种产生电流的机制:漂移和扩散。漂移是电子在电场作用下定向移动形成电流,而扩散是从电子高浓度区到低浓度区通过扩散定向移动产生电流。?[1]二、时间分辨泵浦探测装置

时间分辨泵浦探测实验就是从时间上观察微粒运动变化的实验,时间分辨泵浦探测实验涉及至少两束激光脉冲,第一是泵浦光,作用为激发材料中电子-空穴对,形成载流子,第二是探测光,用于探测被激发的载流子。如图3,通过延迟平台改变两束光到达样品的时间,因此对同一个材料再一次测试,要等到材料中载流子恢复到平衡态,泵浦光和探测光均源于同一光源,确保材料中载流子能恢复平衡态。BBO晶体有着改变光频率的作用,方便不同光照射下多次实验,获得较准确实验结果。[2](二)实验原理

【参考文献】：
博士论文
[1]过渡金属二硫化物及其异质结中载流子动力学超快激光光谱研究[D]. 张心悟.北京交通大学 2018
[2]二维层状材料的光学和光电性能调控[D]. 南海燕.东南大学 2016



本文编号：3566228