Een team onder leiding van onderzoekers van de National University of Singapore (NUS) heeft een methode ontwikkeld om de fotoluminescentie-efficiëntie van wolfraamdiselenide te verbeteren, een tweedimensionale halfgeleider, de weg vrijmaken voor de toepassing van dergelijke halfgeleiders in geavanceerde opto-elektronische en fotonische apparaten.

Wolfraamdiselenide is een halfgeleider met een dikte van één molecuul die deel uitmaakt van een opkomende klasse van materialen die overgangsmetaaldichalcogeniden (TMDC's) worden genoemd. die het vermogen hebben om licht om te zetten in elektriciteit en vice versa, waardoor ze sterke potentiële kandidaten zijn voor opto-elektronische apparaten zoals dunnefilmzonnecellen, fotodetectoren flexibele logische circuits en sensoren. Echter, de atomair dunne structuur vermindert de absorptie- en fotoluminescentie-eigenschappen, waardoor de praktische toepassingen ervan worden beperkt.

Door monolagen van wolfraamdiselenide op gouden substraten op te nemen met sleuven van nanoformaat, het onderzoeksteam, onder leiding van professor Andrew Wee van de afdeling Natuurkunde van de NUS Faculty of Science, met succes de fotoluminescentie van het nanomateriaal met maximaal 20 verbeterd, 000-voudig. Deze technologische doorbraak creëert nieuwe mogelijkheden om wolfraamdiselenide toe te passen als nieuw halfgeleidermateriaal voor geavanceerde toepassingen.

mevrouw Wang Zhuo, een promovendus van de NUS Graduate School for Integrative Sciences and Engineering (NGS) en eerste auteur van het artikel, uitgelegd, "Dit is het eerste werk dat het gebruik van gouden plasmonische nanostructuren demonstreert om de fotoluminescentie van wolfraamdiselenide te verbeteren, en we zijn erin geslaagd om een ​​ongekende verbetering van de lichtabsorptie en emissie-efficiëntie van dit nanomateriaal te bereiken."

Voortbordurend op de betekenis van de nieuwe methode, Prof Wee zei, "De sleutel tot dit werk is het ontwerp van de gouden plasmonische nanoarray-sjablonen. In ons systeem, de resonanties kunnen worden afgestemd op de golflengte van de pomplaser door de toonhoogte van de structuren te variëren. Dit is van cruciaal belang voor plasmonkoppeling met licht om optimale veldopsluiting te bereiken."

Het nieuwe onderzoek werd voor het eerst online gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie op 6 mei 2016.

De volgende stap

De nieuwe methode ontwikkeld door het NUS-team, in samenwerking met onderzoekers van de Singapore University of Technology and Design en Imperial College, opent een nieuw platform voor het onderzoeken van nieuwe elektrische en optische eigenschappen in het hybride systeem van goud met wolfraamdiselenide. Vooruit gaan, het onderzoeksteam zal de effectiviteit van het laterale goudplasmon verder onderzoeken bij het verbeteren van de tweede harmonische generatie en elektroluminescentie van TMDC's. Ze zullen deze effecten ook onderzoeken in andere tweedimensionale overgangsmetaal dichalcogeniden met verschillende band gaps, omdat er van hen wordt verwacht dat ze verschillende interactiemechanismen vertonen.