石墨烯/二硫化鎢/金電極疊層器件實物

器件原理圖及掃描光電流顯微鏡得到的測量結(jié)果，圖片來自Science DOI: 10.1126

曼徹斯特大學和新加坡國立大學研究人員首次將石墨烯與過渡金屬二硫?qū)僭鼗衔铮╰ransition metal dichalcogenides，TMDC）單層相結(jié)合，創(chuàng)建了三維層疊的多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)，實驗中光電流數(shù)值高過預期，該結(jié)果已發(fā)表在最新一期科學雜志上。

論文稱這一結(jié)構(gòu)結(jié)合了兩者的優(yōu)異特性：TMDC層夾在兩層石墨烯之間，起到超高效吸光作用，而石墨烯則可作為透明導電層。試驗展示出的良好效果使得還能夠進一步集成為更加復雜和多功能性異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該項研究有望用于創(chuàng)建超靈敏光電探測器或高效太陽電池。

實驗中使用的二維原子晶體材料包括二硫化鉬(MoS2)，二硫化鎢(WS2)和二硒化鎢(WSe2)，厚度在5nm到50nm，其中使用二硫化鉬和表面等離子體激元(金納米粒子)加強光吸收后，外量子效率在633nm和488nm均超過30%。

諾貝爾獎得主，曼徹斯特大學的Novoselov教授表示：“我們十分高興看到二維原子晶體結(jié)構(gòu)材料帶來的新機會。目前二維原子晶體的種類已經(jīng)得到了豐富，可以根據(jù)需要的參數(shù)進行選擇。”

論文作者Liam Britnell博士補充道，“這次我們在極短的時間內(nèi)就實現(xiàn)了從想法到器件的實現(xiàn)。即使我們的結(jié)構(gòu)目前還沒有完全優(yōu)化，但結(jié)果已經(jīng)十分喜人。”