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石墨烯/过渡金属二硫化物异质结构中的电学和光学可调响应

DOI：10.1021/acsami.8b12588 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 由层状二维过渡金属硫化物（TMDCs）构成的异质结构不仅对探索原子级薄层极限下的新奇特性具有基础研究价值，在实现新型光电器件方面也具有重要技术意义。然而，目前调控二维异质结构光电特性及阐明层间过程（电荷转移、能量转移）仍是关键挑战。本研究通过构建石墨烯与单层TMDCs（n型MoS2和p型WSe2）的异质结构，展示了该体系兼具电学与光学可调的响应特性，揭示了石墨烯与TMDCs之间的关键界面过程：在MoS2/石墨烯异质结构中观察到电子从MoS2向石墨烯转移，且栅压调控的界面弛豫引发了电控光致发光（PL）；而在WSe2/石墨烯异质结构中则发现电子从石墨烯向WSe2转移，其PL可通过栅压调控载流子密度实现调节。层间过程还能通过激光强度进行调制，从而实现对石墨烯的光诱导掺杂及其电学特性的光调控。结合石墨烯可调的费米能级与单层TMDCs的强光-物质相互作用，本研究成果为设计基于TMDCs/石墨烯异质结构的多功能高效光电器件提供了重要依据。
作者： Meng Zhao，Peng Song，Jinghua Teng
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究石墨烯/过渡金属二硫化物异质结构中电学和光学可调响应，以探索原子级薄层极限下的新兴特性并实现新型光电器件。

研究成果

该研究通过利用石墨烯可调的费米能级和光学活性的过渡金属二硫化物（TMDC）单层，展示了具有电调谐光学特性和光调谐电学特性的二维异质结构器件。这些发现为使用TMDC/石墨烯异质结构设计可调谐且多功能的光电器件提供了指导。

研究不足

该研究聚焦于特定的过渡金属二硫化物（MoS2和WSe2）及其与石墨烯的异质结构，可能未涵盖所有可能的TMDC材料及构型。实验条件如激光强度和栅极电压范围也可能限制研究结果的普适性。

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