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oe1(光电查) - 科学论文

11 条数据
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  • 二维多层范德华晶体系统中的共振隧穿现象

    摘要： 简要回顾了关于共振隧穿光谱学应用于新型异质系统——范德华异质结构中最有趣特征的研究工作（多为实验性）。这些异质结构是随着二维晶体的最新发现而出现的，二维晶体是从石墨烯开始的一类新材料。分析了范德华系统中导电石墨烯电极的晶格角度匹配在载流子间隧穿过程中的作用，以及与之密切相关的隧穿跃迁中守恒定律满足问题。简要讨论了范德华系统中载流子间多粒子关联相互作用的体现，例如磁场中二维电子气内电子的维格纳结晶，以及平行二维电子气中激子的玻色凝聚。

    关键词： 角匹配、动量守恒、共振隧穿光谱、石墨烯、二维晶体、维格纳晶化、范德瓦尔斯异质结构、玻色凝聚

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 基于拓扑绝缘体的范德华异质结构实现对无质量与有质量狄拉克费米子的有效调控

    摘要： 三维拓扑绝缘体（TIs）是电子学、自旋电子学和量子计算领域的重要材料类别。随着真正体绝缘三维拓扑绝缘体的最新发展，现已能在电输运测量中实现表面主导现象（例如拓扑表面态（TSS）中无质量狄拉克费米子的量子霍尔效应）。然而要实现更先进的器件与现象，需要以洁净方式调控或修饰TSS的平台（例如通过邻近磁绝缘体形成能隙）。本文采用拓扑绝缘体/绝缘体/石墨形式的范德华异质结构来有效控制TSS化学势，利用两种栅极介质——常规绝缘体六方氮化硼（hBN）和铁磁绝缘体Cr2Ge2Te6（CGT）——来调节四元拓扑绝缘体BiSbTeSe2中TSS的电荷密度。在量子霍尔区进行的hBN/石墨栅控通过抑制无质量狄拉克费米子的磁导率，展现了TSS量子化的提升；而在量子霍尔区对有质量狄拉克费米子进行的CGT/石墨栅控则产生了半量子化霍尔电导台阶并测得狄拉克能隙。本研究证明了范德华平台在制备高质量先进拓扑绝缘体器件方面的潜力。

    关键词： 量子霍尔效应、范德瓦尔斯异质结构、拓扑绝缘体、铁磁绝缘体

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 过渡金属二硫化物Janus单分子层的纳米级界面在二维光伏与压电应用中的研究

    摘要： 通过第一性原理计算，我们展示了结合II型范德华异质结构与Janus结构这两个新兴领域以优化太阳能与纳米机电能量收集的方案?；诓慵浣岷夏苋范擞晒山鹗舳蚧颙anus单层构成的这些纳米尺度异质双层中最稳定的堆叠顺序。研究发现WSeTe/WSTe和MoSeTe/WSTe异质双层在平衡层间距分别为3.25 ?和3.32 ?时，其结合能分别为-27.93和-25.67 meV/?2，表明异质双层形成过程具有放热特性从而具备实验可行性。通过Born-Huang稳定性判据和声子色散计算也证实了这些异质双层的力学与动力学稳定性。我们的研究揭示了这些Janus异质双层中电子特性、压电性、光催化性能及载流子迁移率的底层机制。由本工作研究的某些异质双层构成的二维超薄激子太阳能电池，其功率转换效率达到15-20%范围。此外，这些异质双层还表现出极高的载流子迁移率(>200 cm2/V·s)和强可见光吸收系数(α ~ 10? cm?1)。这些超薄异质双层的压电系数(d?? = 13.91 pm/V)接近基于Mo系二硫化物Janus单层构建的多层/块体结构所获数值。本发现凸显了这些异质双层在超薄激子太阳能电池、纳米电子学和纳米压电电子学中的广阔应用前景。

    关键词： 范德瓦尔斯异质结构、过渡金属二硫化物、光伏应用、Janus单层膜、压电性、载流子迁移率

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 结合石墨烯和六方氮化硼的范德华异质结构

    摘要： 作为二维范德华（vdW）材料大家族中的首个成员，石墨烯因其卓越特性而备受关注。近期发展出的将石墨烯与其他原子级薄vdW晶体简单组合形成异质结构的实验技术，使得探索这些所谓vdW异质结构的特性成为可能。六方氮化硼是继石墨烯之后第二受欢迎的vdW材料，这源于二者结合形成的vdW异质结构所展现的新物理现象与器件特性。六方氮化硼可作为无特征电介质衬底用于石墨烯，使器件能实现超低无序度从而观测石墨烯本征物理特性（如整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应）。此外，在特定条件下，六方氮化硼还能以新方式调控石墨烯的光学和电子特性——诱导次级狄拉克点出现或驱动新型等离激元态。通过将其他vdW材料整合至这些异质结构中，并调控其新自由度（如晶体间相对旋转角度与层间距），为工程化构建和操控近乎无限的新物理现象及器件特性开辟了路径。

    关键词： 量子霍尔效应、石墨烯、莫尔超晶格、极化激元、六方氮化硼、范德瓦尔斯异质结构

    更新于2025-09-22 12:38:27

  • 来自范德华量子隧穿器件的光

    摘要： 由于原子尺度体积内电学与光学特性的复杂相互作用，对量子隧穿发光现象的理解与控制已困扰研究者四十余年。我们在此提出一种能解耦电子通道与光子通道的器件架构——范德华量子隧穿器件。其电子特性由二维原子晶体堆叠定义，而光学特性则通过外部光子架构调控。在由金、六方氮化硼和石墨烯构成的范德华异质结构中，我们发现非弹性隧穿会导致光子与表面等离极化激元的发射。将这些异质结构与光学纳米立方天线耦合后，我们在窄频带内实现了光子发射速率四个数量级的共振增强。该成果为开发量子隧穿驱动的新一代纳米光子器件开辟了道路。

    关键词： 范德瓦尔斯异质结构、非弹性电子隧穿、纳米光子学、光发射、量子隧穿、光学天线

    更新于2025-09-22 19:50:51

  • 调控由黑磷和石墨化碳化硅组成的范德华异质结构的电子特性

    摘要： 本研究提出了一种由单层黑磷（BP）和单层石墨化碳化硅（g-SiC）组成的新型范德华（vdW）异质结构。通过第一性原理计算，研究了BP/SiC异质结构的结构和电子特性。研究发现，将BP与SiC堆叠可形成弱I型能带排列，带隙为0.705 eV，其中直接带隙及线性二色性特征得以良好保留。计算得出该异质结的静电势降为4.044 eV。施加垂直电场后，能带排列可转变为I型或II型，且带隙可通过电场强度有效调控，从而使该异质结构适用于多种应用场景。

    关键词： 第一性原理计算、范德瓦尔斯异质结构、石墨化碳化硅、电子性质、黑磷

    更新于2025-09-24 07:29:17

  • 用于红外发光二极管的单层MoSe?/NiO范德华异质结构

    摘要： 如今，单层过渡金属硫族化合物（TMCs）因其优异的光电性能受到广泛研究。然而，大尺寸单层TMCs的制备及高功率TMC基发光二极管的构建仍充满挑战，这限制了其在二维器件中的应用。本研究通过化学气相沉积法合成了大尺寸单晶MoSe2单层材料，探讨了MoO3与Se的相对气压比对MoSe2形貌的影响。透射电镜分析证实了2H相单层MoSe2的存在。检测到MoSe2单层在约804 nm处出现光致发光峰，表明其本征带隙为1.54 eV。重要的是，我们构建了一种新型二维/三维异质结构——单层MoSe2/NiO范德华异质结发光二极管（LED）。n-MoSe2/p-NiO LED的电致发光峰位于812 nm、848 nm和918 nm，均处于红外光波段。值得注意的是，该n-MoSe2/p-NiO LED的电致发光峰与传统空调?？仄鞑ǔは嘟?，因此这种n-MoSe2/p-NiO红外LED有望未来应用于红外遥感系统。

    关键词： 范德瓦尔斯异质结构、红外发光二极管、单层二硒化钼、化学气相沉积、氧化镍

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 高性能范德华石墨烯-WS?-Si异质结构光电探测器

    摘要： 二维材料因其源自量子限域效应的特殊性质已成为材料科学的研究重点。由二维材料与传统半导体构成的范德华异质结构往往展现出更优异的光电性能，近年来备受关注。本文报道了一种基于石墨烯-WS2-Si范德华异质结构的高性能光电探测器。该探测器具有从可见光到近红外的宽光谱响应，在800 nm波长下实现最大光电响应度54.5 A W?1。此外，该探测器响应速度极快，上升时间为45微秒，衰减时间为210微秒。光电流分布图显示，不仅石墨烯-WS2-Si区域，石墨烯-WS2-SiO2-Si区域也对光电流有贡献。随着结区横向尺寸增大，由于复合增强导致光电响应度降低；同时结区电容增加使得响应速度下降。结果表明这种范德华异质结构具有优异的光电探测性能，适用于高性能宽带光电探测器应用。其简易制备方法在大规模器件集成方面也极具潜力。

    关键词： 范德瓦尔斯异质结构、光电探测器、二硫化钨、石墨烯、硅

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 基于黑磷的超宽带、高速、高量子效率光电探测器

    摘要： 黑磷（BP）作为一种无面外悬键的窄带隙半导体，在宽带可集成光电探测器应用中展现出潜力。然而，同时实现高速与高效运行仍是当前基于黑磷的光电探测器面临的关键挑战。本研究展示了一种基于黑磷范德华异质结构的光电探测器，该器件在室温下可实现可见光至中红外波段的宽带响应，外量子效率（EQE）达20%-52%。结合噪声测量结果表明该探测器可检测皮瓦级光强。此外，实验显示该黑磷探测器具有超快上升时间（1.8纳秒）和下降时间（1.68纳秒），眼图测试表明其光电响应即使在连续快速光强调制（2100次循环，200兆赫兹）下仍呈现可重复的开关特性?；谡庑┨匦?，我们成功将该黑磷异质结构配置为扫描共聚焦显微镜中的点状探测器，适用于中红外成像应用。

    关键词： 范德瓦尔斯异质结构、中红外成像、黑磷、高速、宽带光响应、光电探测器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 范德瓦尔斯异质结构WSe?/CrI?中电场介导的大谷分裂

    摘要： 与磁场等常用手段不同，此处采用电场在范德瓦尔斯异质结WSe2/CrI3中实现巨大的谷分裂。CrI3贡献自旋矩，电场推动Cr原子价带靠近与赝自旋相关的W原子价带，使其通过交换相互作用产生耦合。在0.1 V ??1电场下，K和K′点赝自旋的相反螺旋度实现了高达10.5 meV的谷分裂，其物理本质源于层间电荷转移过程，其中自旋守恒起着关键作用。

    关键词： 范德瓦尔斯异质结构，WSe2/CrI3，电场，赝自旋，谷分裂

    更新于2025-09-04 15:30:14