Версия для слабовидящих
Двумерные дихалькогениды металлов позволят создать тонкопленочные лазеры Печать Email
Новости об инновациях
27.11.2014

Руководитель группы в лаборатории. Руководитель группы в лаборатории.

Перестраиваемые оптические микрорезонаторы, изготовленные из двумерных материалов, таких как дисульфид молибдена, могут быть использованы для создания оптоэлектронных приборов будущего, в частности, тонкопленочных лазеров и детекторов. К таким выводам пришла группа ученых из Великобритании, а также их коллеги из России, создавшие микрорезонатор с помощью зеркал с высокой степенью отражения, удерживавших излучаемый двумерной структурой свет в узкой полосе. Подобные результаты для микрорезонаторов из дихалькогенидов были получены впервые.

Механические и электронные свойства двумерных материалов существенно отличаются от их трехмерных аналогов, поэтому такие структуры могут найти применение в целом ряде новых устройств. До сих пор, однако, большинство исследований в этом направлении было сфокусировано на наиболее известном двумерном материале – графене (листах атомов углерода, образующих двумерную гексагональную решетку).

Проблема графена в том, что этот материал не имеет прямой запрещенной зоны для носителей заряда (между валентной зоной и зоной проводимости). Надо отметить, что ширина запрещенной зоны имеет важное значение для электроники, поскольку она позволяет использовать материал для включения и выключения потока электронов, а также для излучения света в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра. Это привело исследователей к поиску иного кандидата на роль заменителя кремния в полупроводниковой электронике среди двумерных материалов.

Среди наиболее перспективных двумерных материалов стоит отметить дихалькогениды переходных металлов. Эти ван-дер-ваальсовы материалы имеют химическую формулу MX2, где M – это переходной металл (например, молибден или вольфрам), а X – халькоген (например, сера или теллур).

В отличие от своих трехмерных аналогов, являющихся полупроводниками с непрямой запрещенной зоны, двумерные пленки дихалькогенидов переходных металлов – проводники с прямой запрещенной зоной. Также надо отметить, что монослой этого материала эффективно поглощает и испускает свет, поэтому он может быть использован для создания различных оптоэлектронных устройств, к примеру, светоизлучающих диодов, солнечных элементов или высокочувствительных детекторов света.

Группа ученых из University of Sheffield (Великобритания), а также их коллеги из Manchester University, Oxford University и Российской Академии Наук, смогли существенно (до 60 раз) увеличить количество света, излучаемого одним монослоем MoS2, разместив пленку дихалькогенида между двумя зеркалами с высокой степенью отражения.

Тонкие слои MoS2 для своей работы ученые получили с помощью известной методики «липкой ленты», изначально применявшейся для получения графена из трехмерного образца графита.

Методика подразумевает отделение одиночных атомных слоев от объемного материала. В рамках проведенного эксперимента свет, излучаемый MoS2, оказывается ограничен двумя зеркалами, в результате чего увеличивается взаимодействие между двумерной пленкой и фотонами сгенерированного излучения. Следствием этого взаимодействия становится повышение интенсивности излучения. Но это еще не все. Генерируемый таким устройством свет ограничен узкой спектральной полосой (называемой модой резонатора).

В эксперименте ученые использовали два независимых набора устройств для позиционирования зеркал с точностью до нанометров. Это позволило точно измерить расстояние между ними и контролировать частоты моды резонатора простым перемещением зеркал.

Данная работа впервые показала, что

светом однослойных пленок можно управлять, корректируя параметры микрорезонатора. Если исследователям удастся улучшить качество используемых материалов и оптимизировать дизайн структуры, они смогут создавать на их основе разнообразные устройства.

В ближайшей перспективе научная группа планирует сделать устройство, в котором излучаемый свет снова поглощается монослоем материала, прежде чем выйти из системы через частично отражающее зеркало. Сильное взаимодействие света и вещества поможет изучить некоторые фундаментальные физические свойства подобных структур.

Детали работы опубликованы в журнале Nano Letters.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2014/dvumernye-dikhalkogenidy-metallov-pozvolyat-sozdat-tonkoplenochnye-lazery

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта