使用2D材质的人工结构创建天富平台登录自定义的光

时间:2020-09-15 15:04 作者:http://zdtnx.com.cn/ 分享到:
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来自UNIGE和曼彻斯特大学的研究人员发现了一种基于二维材料的结构,这种结构可以发出你想要的任何颜色的光。
 
寻找能发光的新型半导体材料对于开发各种各样的电子设备至关重要。但是,根据我们的具体需求制造出能够发光的人造结构,则是一个更具吸引力的提议。然而,光发射在半导体只发生时,某些条件满足。今天,瑞士日内瓦大学(UNIGE)的研究人员与曼彻斯特大学合作,发现了一种厚度只有一个或几个原子的二维材料。当这些原子般薄的晶体结合在一起时,就能形成能发出所需颜色的可定制光的结构。这项研究发表在《自然材料》杂志上,标志着二维材料未来工业化的重要一步。天富平台登录
 
能够发光的半导体材料用于电信、发光器件(led)和医疗诊断等多种领域。当半导体内部的电子从较高的能级跃迁到较低能级时,就会发生光发射。正是能量的差异决定了发出的光的颜色。为了产生光,电子在跳跃之前和之后的速度必须完全相同,这个条件取决于所考虑的特定半导体材料。只有一些半导体可以用于发光:例如,用于制造计算机的硅不能用于制造led。
 
“我们问自己,二维的材料是否可以用来制造发出想要的颜色的光的结构,”阿尔贝托·莫尔普戈(Alberto Morpurgo)解释说,他是UNIGE科学院量子物质物理系的教授。二维材料是完美的晶体,像石墨烯,只有一个或几个原子的厚度。由于最近的技术进步,不同的二维材料可以堆叠在一起,形成像半导体一样的人工结构。这些“人工半导体”的优点是,可以通过选择构成结构的材料的化学成分和厚度来控制能级。
 
Morpurgo教授领导的研究小组的研究员Nicolas Ubrig解释说:“这种人工半导体仅仅在两三年前才第一次被制造出来。”“当二维材料具有完全相同的结构并且晶体排列完美时,这种人工半导体就能发光。但这种情况非常罕见。“这些条件是如此严格,以至于几乎没有自由来控制光线的发射。
 
定制的光
 
“我们的目标是结合不同的二维材料,在不受任何限制的情况下发出光”,Morpurgo教授继续说道。物理学家们认为,如果他们能找到一个类材料的速度之前和之后的电子能级的变化是零,这将是一个理想的场景总是满足光发射的条件,无论晶体晶格的细节和他们的相对取向。天富平台登录
 
许多已知的二维半导体在相关能级上具有零电子速度。由于化合物的多样性,许多不同的材料可以结合,而每一种结合都是一种新的人造半导体发射特定颜色的光。曼彻斯特大学的Vladimir Fal’ko教授补充说:“一旦我们有了这个想法,就很容易找到实现它的材料。”研究中使用的材料包括各种过渡金属双卤化合物(如MoS2、MoSe2和WS2)和InSe。其他可能的材料已经被鉴定出来,将有助于拓宽这些新型人工半导体发出的光的颜色范围。
 
为大规模工业化量身定做的灯具
 
Ubrig继续说道:“这些2D材料的巨大优势在于,它们没有更多的光发射的先决条件,它们提供了新的策略来操控我们认为合适的光,拥有我们想要的能量和颜色。”这意味着在工业层面上设计未来的应用是可能的,因为发射出来的光是强大的,而且不再需要担心原子的排列。
 
UNIGE与曼彻斯特大学的合作是在欧盟石墨烯旗舰项目的框架内进行的。
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