原子级薄磁性半导体 CrPS4 中光化学与光热氧化的交叉转变

许多以过渡金属硫族化物为代表的二维（2D）半导体具有可见或近红外范围内可调的光学带隙，是光电子器件的有前途候选者。尽管有此潜力，其光反应在机理细节上仍未被充分理解或存在争议。本工作中，我们报道了原子级薄硫代磷酸铬（CrPS4）——一种二维反铁磁半导体——中独特的厚度依赖光反应敏感性以及两种竞争反应机理之间的切换。CrPS4 显示出比遵从光热反应路径的 MoS2 小 2 个数量级的阈值功率密度。此外，由拉曼光谱量化的反应截面揭示了低功率与高功率区间下截然不同的功率依赖。基于光学原位测温测量以及针对 O2、水和光子能量的控制实验，我们提出了低功率区间涉及单线态 O2 的光化学氧化机理，而另一区间则为光热路径。我们还展示了 Al2O3 的高效封装以防护破坏性的光诱导与环境氧化。