Onderzoekers van de Tokyo Metropolitan University hebben een manier ontwikkeld om hoogwaardige monolagen te produceren van een selectie van verschillende overgangsmetaaldichalcogeniden die elkaar ontmoeten over een atomair dunne naad. Door deze laag te coaten met een ionengel, een mengsel van een ionische vloeistof en een polymeer, zouden ze lichtemissie langs de naad kunnen opwekken. Het licht bleek ook van nature circulair gepolariseerd te zijn, een product van de aanpasbare spanning over de grens. Hun resultaten zijn gepubliceerd in Advanced Functional Materials

Light-emitting diodes (LED's) zijn alomtegenwoordig geworden door hun revolutionaire impact op bijna alle vormen van verlichting. Maar naarmate onze behoeften diversifiëren en de prestatie-eisen toenemen, is er nog steeds een duidelijke behoefte aan nog energiezuinigere oplossingen. Een dergelijke optie omvat de toepassing van heterostructuren in het vlak, waarbij ultradunne lagen van verschillende materialen op oppervlakken worden gepatroneerd om grenzen te produceren. In het geval van LED's is dit waar elektronen en "gaten" (mobiele holtes in halfgeleidende materialen) opnieuw worden gecombineerd om licht te produceren. De efficiëntie, functionaliteit en het toepassingsgebied van dergelijke structuren worden niet alleen bepaald door de gebruikte materialen, maar ook door de afmetingen en aard van de grenzen, wat heeft geleid tot veel onderzoek naar het beheersen van hun structuur op nanoschaal.

Een team van onderzoekers onder leiding van universitair hoofddocent Yasumitsu Miyata van de Tokyo Metropolitan University, assistent-professor Jiang Pu en professor Taishi Takenobu van de Universiteit van Nagoya heeft het gebruik onderzocht van een klasse materialen die bekend staat als overgangsmetaaldichalcogeniden (TMDC's), een familie van stoffen die een groep 16 element uit het periodiek systeem en een overgangsmetaal. Ze hebben een techniek gebruikt die bekend staat als chemische dampafzetting om elementen op een gecontroleerde manier op oppervlakken af ​​te zetten om atomair dunne monolagen te creëren; veel van hun werk heeft te maken gehad met hoe dergelijke monolagen kunnen worden gevarieerd om patronen te creëren met verschillende regio's gemaakt van verschillende TMDC's.

Nu is hetzelfde team erin geslaagd deze technologie aanzienlijk te verfijnen. Ze hebben hun groeikamer opnieuw ontworpen, zodat verschillende materialen in een vaste volgorde dichter bij het substraat konden worden gebracht; ze introduceerden ook additieven om de verdampingstemperatuur van elke component te veranderen, waardoor geoptimaliseerde omstandigheden mogelijk werden voor de groei van hoogwaardige kristallijne lagen.

Als resultaat slaagden ze erin om vier verschillende TMDC's te gebruiken om zes verschillende soorten scherpe, atomair dunne "naden" te creëren. Bovendien kan door toevoeging van een iongel, een mengsel van een ionische vloeistof (een vloeistof van positieve en negatieve ionen bij kamertemperatuur) en een polymeer een spanning over de naden worden aangelegd om elektroluminescentie te produceren, hetzelfde fundamentele fenomeen dat ten grondslag ligt aan LED's. De aanpasbaarheid van hun setup en de hoge kwaliteit van hun interfaces maken het mogelijk om een ​​breed scala aan permutaties te verkennen, inclusief verschillende graden van "misfit" of spanning tussen verschillende TMDC's.

Interessant genoeg ontdekte het team dat de grens tussen een monolaag van wolfraamdiselenide en wolfraamdisulfide een "handed" vorm van licht produceerde die bekend staat als circulair gepolariseerd licht, een direct product van de spanning op de naad. Deze nieuwe mate van controle op nanoschaal opent een wereld van mogelijkheden voor hoe hun nieuwe structuren kunnen worden toegepast op echte apparaten, met name op het gebied van kwantumopto-elektronica. + Verder verkennen

Atomair 'patchwork' met hetero-epitaxy voor de volgende generatie halfgeleiderapparaten