利用半金属复合纳米结构对二维 MoS2 进行协同光子管理与应变诱导带隙调控
介观与纳米尺度物理
2023-01-04 v1 材料科学
光学
摘要
二维 MoS2 因其在柔性电子和光电器件中的应用而受到越来越多的关注。对于二维材料光电器件,分子级薄二维吸收体的光吸收将是器件效率的关键限制因素之一,而传统的光子管理技术未必与之兼容。在本文中,我们展示了两种用于二维 MoS2 协同光子管理与应变诱导带隙调控的半金属复合纳米结构:(1) 伪周期 Sn 纳米点,(2) 导电 SnOx (x<1) 核壳纳米针结构。无需复杂的纳米光刻,两种纳米结构均由物理气相沉积自组装而成。二维 MoS2 在 Sn 纳米点下于 =650-950 nm 处吸收增强高达 >15 倍,在 SnOx (x<1) 纳米针下于 =700-900 nm 处增强 20-30 倍,均覆盖可见光至近红外波段。如拉曼和光致发光光谱所证实,MoS2 中增强的吸收源于强近场增强以及由 Sn 纳米结构诱导的拉伸应变导致的 MoS2 带隙减小。特别地,我们展示了利用导电纳米针结构 SnOx (x<1) 向二维 MoS2 引入高达 3.5% 的双轴拉伸应变,使带隙减小约 0.35 eV,以进一步增强长波长下的光吸收。据我们所知,这是在二维 MoS2 上首次展示协同三功能光子管理、应力源和导电电极层。这种用于拓展光谱响应的协同光子管理与带隙调控方法可进一步应用于其他二维材料,以用于未来二维光子器件。
引用
@article{arxiv.2301.01164,
title = {Synergistic Photon Management and Strain-Induced Band Gap Engineering of Two-Dimensional MoS2 Using Semimetal Composite Nanostructures},
author = {Xiaoxue Gao and Sidan Fu and Tao Fang and Xiaobai Yu and Haozhe Wang and Qingqing Ji and Jing Kong and Xiaoxin Wang and Jifeng Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.01164},
year = {2023}
}