妻子的浪漫旅行

扫一扫关注微信二维码 王一博

北理工在二维半导体热电子掺杂方面取得重要进展


日(ri)前,北京(jing)理(li)工大(da)(da)学(xue)物理(li)学(xue)院张(zhang)向(xiang)东教授课题组青年教师陈宇辉研究员(yuan)与新西兰维多利亚惠灵顿大(da)(da)学(xue)、奥(ao)塔哥(ge)大(da)(da)学(xue),以及(ji)北京(jing)大(da)(da)学(xue)和(he)西湖大(da)(da)学(xue)的(de)(de)研究者开展合作,在(zai)表(biao)面等离(li)子体(ti)光学(xue)腔和(he)二(er)维半(ban)导体(ti)二(er)硫化钨(wu)的(de)(de)复合体(ti)系上,通(tong)过利用光和(he)物质强耦合效(xiao)应,在(zai)实(shi)验上实(shi)现了(le)对二(er)硫化钨(wu)的(de)(de)高效(xiao)热电子掺杂,大(da)(da)幅改变了(le)二(er)硫化钨(wu)原有的(de)(de)带(dai)隙,相关研究成果(guo)发表(biao)在(zai)国际顶级期刊《自(zi)然·通(tong)讯(xun)》上。

能带理论是半导体技(ji)(ji)术(shu)的(de)(de)重要(yao)基(ji)础(chu)之一,对能带的(de)(de)精细调控引(yin)发了许许多多的(de)(de)技(ji)(ji)术(shu)革命,其(qi)中不仅包括(kuo)了二极(ji)管(guan)(guan),三(san)极(ji)管(guan)(guan),大规模(mo)集成电路(lu)和激光器等尖端科技(ji)(ji),还包括(kuo)太阳能电池,CCD等和我(wo)们日常生活息息相(xiang)关的(de)(de)应用。因(yin)此(ci),开发各种新手(shou)段去(qu)实现更为(wei)有效的(de)(de)带隙调节一直都是半导体研究的(de)(de)重点。

传统上,我们(men)可(ke)以通过化(hua)(hua)(hua)学(xue)掺杂(za)(za),施加电(dian)压,或者是(shi)光学(xue)泵浦的(de)(de)(de)(de)方(fang)法来改(gai)变半(ban)(ban)导(dao)(dao)体(ti)(ti)内(nei)的(de)(de)(de)(de)电(dian)荷环境,从(cong)而(er)(er)(er)实(shi)(shi)现(xian)带(dai)隙的(de)(de)(de)(de)改(gai)变。我们(men)在(zai)最近(jin)的(de)(de)(de)(de)研究工作中发现(xian),如(ru)果把(ba)二(er)(er)维半(ban)(ban)导(dao)(dao)体(ti)(ti)二(er)(er)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)钨放到纳米尺度(du)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)等(deng)离(li)子(zi)(zi)体(ti)(ti)光学(xue)谐振(zhen)腔(qiang)内(nei),可(ke)以实(shi)(shi)现(xian)光和物(wu)质的(de)(de)(de)(de)强耦(ou)合效应,从(cong)而(er)(er)(er)形(xing)成(cheng)一种(zhong)(zhong)一半(ban)(ban)光一半(ban)(ban)物(wu)质的(de)(de)(de)(de)杂(za)(za)化(hua)(hua)(hua)状(zhuang)态(tai)(tai)(hybrid state of half-light and half-matter)。当体(ti)(ti)系处在(zai)这样(yang)一种(zhong)(zhong)杂(za)(za)化(hua)(hua)(hua)状(zhuang)态(tai)(tai)时,能(neng)(neng)(neng)量(liang)会(hui)在(zai)二(er)(er)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)钨和表(biao)(biao)面(mian)等(deng)离(li)激(ji)元腔(qiang)中来回多(duo)次地(di)发生相干转(zhuan)移,因(yin)而(er)(er)(er)体(ti)(ti)系会(hui)同时具有(you)(you)半(ban)(ban)导(dao)(dao)体(ti)(ti)和光学(xue)腔(qiang)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理特性。而(er)(er)(er)每当杂(za)(za)化(hua)(hua)(hua)态(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)以表(biao)(biao)面(mian)等(deng)离(li)激(ji)元的(de)(de)(de)(de)形(xing)式存(cun)在(zai)时,金属中的(de)(de)(de)(de)自由(you)电(dian)子(zi)(zi)都会(hui)被等(deng)离(li)激(ji)元激(ji)发到更高(gao)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang),从(cong)而(er)(er)(er)形(xing)成(cheng)了我们(men)所说的(de)(de)(de)(de)热电(dian)子(zi)(zi)。这些(xie)热电(dian)子(zi)(zi)具有(you)(you)很高(gao)的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang),可(ke)以越过势垒,注入(ru)到二(er)(er)维半(ban)(ban)导(dao)(dao)体(ti)(ti)中,从(cong)而(er)(er)(er)导(dao)(dao)致二(er)(er)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)钨的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)带(dai)结构发生重整化(hua)(hua)(hua)。在(zai)这一过程中,无论是(shi)热电(dian)子(zi)(zi)在(zai)金属材料(liao)中的(de)(de)(de)(de)产生,还(hai)是(shi)热电(dian)子(zi)(zi)对(dui)半(ban)(ban)导(dao)(dao)体(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)注入(ru),都是(shi)伴随着能(neng)(neng)(neng)量(liang)在(zai)表(biao)(biao)面(mian)等(deng)离(li)激(ji)元和二(er)(er)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)钨的(de)(de)(de)(de)相干转(zhuan)移过程中发生的(de)(de)(de)(de),我们(men)因(yin)而(er)(er)(er)把(ba)这样(yang)一个掺杂(za)(za)过程称为(wei)相干掺杂(za)(za)过程。

基于这样的技术思想,我们利用自组装的方法制备了二氧化硅光子晶体,通过在其表面蒸镀银金属薄膜,制备出表面等离子光子晶体腔;然后再将二维半导体二硫化钨转移到光子晶体表面。进一步地,在室温条件下,使用中心波长为400nm、功率为12 μJ/cm2的飞秒脉冲激发,我们观测到了二硫化钨带隙移动了550 meV。相比于传统的光学泵浦方式,掺杂效果得到了两个数量级的增强(以往的实验需要在3400μJ/cm2的条件下才能观测到类似的带隙重整化[Nat. Photonics 9, 466–470 (2015)])。

图(tu)1. (a)实验装置图(tu)。(b)由表面等离激元(yuan)和(he)二维半(ban)导(dao)体(ti)组成(cheng)复合体(ti)系的瞬态(tai)吸收谱。由于(yu)(yu)强耦合效应,二硫化(hua)钨原本位于(yu)(yu)2.1eV处(chu)的吸收峰劈裂为两个(ge)吸收饱和(he)峰。带隙重整化(hua)导(dao)致(zhi)了(le)在1.6 eV处(chu)出现(xian)了(le)新(xin)的光学(xue)增益峰。(c)体(ti)系中激子和(he)极化(hua)子的衰减曲线。(c)和(he)(d)结构中的场增强分布和(he)热电子浓(nong)度的空间分布图(tu)。

北京(jing)理(li)(li)工(gong)大(da)(da)学(xue)为(wei)该工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)第一单(dan)位,物理(li)(li)学(xue)院陈宇辉研究员和新(xin)西兰(lan)维(wei)多利亚惠(hui)灵(ling)顿大(da)(da)学(xue)RannieTamming为(wei)该工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)共同(tong)第一作(zuo)(zuo)(zuo)者,奥塔哥(ge)大(da)(da)学(xue)丁伯阳博士和西湖大(da)(da)学(xue)仇旻教(jiao)授(shou)为(wei)论(lun)文的(de)共同(tong)通(tong)讯(xun)作(zuo)(zuo)(zuo)者。该工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)得到(dao)了国家(jia)自然科(ke)(ke)学(xue)基金,北京(jing)理(li)(li)工(gong)大(da)(da)学(xue)青(qing)(qing)年(nian)教(jiao)师学(xue)术启(qi)动计划以(yi)及北京(jing)理(li)(li)工(gong)大(da)(da)学(xue)青(qing)(qing)年(nian)科(ke)(ke)技创新(xin)计划的(de)支(zhi)持(chi)。

雅阁相关的文(wen)章链接:


分享到:

xml地图 | sitemap地图
王牌对王牌
分享到:QQ空间新浪微博腾讯微博人人网微信
猫和老鼠 大妈水枪喷火炬手 你好世界 因名字找工作被拒 造梦西游3 欧洲杯 奥迪 谌利军逆袭夺金 nba季后赛 中国女排不敌美国我和我的祖国 穿越火线 三生三世十里桃花 寻情记 网恋被骗八百多万 路虎赵丽颖 吉利 海贼王 王源 What If Love 中国女排不敌美国我和我的祖国 魔道祖师下坠Falling 地下城与勇士 鸿星尔克评论心酸 叛逆者 梦幻西游 世预赛 中国队 特斯拉 河南急需这些物资 小花仙斗罗大陆 偶像练习生 校花的贴身高手 黄子韬微博 江西一村全年无蚊重庆发现吃虫植物 天龙八部 地球绝美画面 生僻字 寻情记 如棋 李敏镐95岁女王自驾看展 斗破苍穹 十宗罪 变成你的那一天 崩坏3 寂静之地2 武炼巅峰 奥迪 今年盛夏气候预测 猫和老鼠 盗御马 你的婚礼 奔跑吧 哥斯拉大战金刚 北京国际电影节 魔兽世界 | 下一页
Baidu
sogou
百度 搜狗 360