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单层MoS2的电调制荧光光谱特性
  • ISSN号:1004-4213
  • 期刊名称:《光子学报》
  • 时间:0
  • 分类:O433.4[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]北京大学电子学系纳米器件物理与化学教育部重点实验室,北京100871, [2]香港理工大学应用物理系,香港999077
  • 相关基金:国家自然科学基金(Nos.61370009,61321001,61302045)资助
中文摘要:

采用化学气相沉积法在氧化硅衬底上合成大面积、高质量的单层MoS2二维材料,系统表征了材料的光学特性,并制备出高性能的n型场效应晶体管器件.进一步研究了外加电场对其荧光光谱特性的影响.结果表明:在室温条件下,单层MoS2的荧光光谱的最强特征峰由A-(带电激子态)、A(本征激子态)两个发光峰构成,并且二者的特征能量差约为35meV;通过调节底栅电压,测得发光峰随着栅压由负变正表现出明显的峰位红移和强度改变,且两个子峰的强度随栅压变化表现出相反的变化趋势;外加电场能够有效改变沟道中的载流子浓度,进而改变单层MoS2荧光光谱的强度和发光峰形状.为研究二维材料发光特性的物理机制提供了重要依据,此外这种器件的大规模制备为其应用于光电子学器件与系统提供了可能.

英文摘要:

Monolayer molybdenum disulfide (MoS2) with large area and high quality have been grown using Chemical Vapor Deposition (CVD) method. The optical properties of MoS2 was characterized systematically and high performance n-type field-effect transistors were fabricated. The effect of applied electrical field on photoluminescence (PL) spectrum of monolayer MoS2 in the devices was also studied. The results showed that the strongest emission peak of the PL spectrum of monolayer MoS2 consist of two peaks, namely A- peak (Charged Exciton) and A peak (Intrinsic Exciton) at room temperature. The energy difference between the two peaks is about 35 meV. The main PL peak shows obvious redshift and intensity change via tuning the back-gate voltage from negative to positive. We also found that the intensity of these two peaks show opposite dependence on the back-gate voltage with spectrum analysis. These results were analyzed and we concluded that the carrier concentration of monolayer MoS2 can be effectively modulated by applied electrical field, which can further affect the intensity and shape of PL spectrum. These results provide significant basis for the research on the physical mechanism of the optical properties of two-dimensional material. Besides, the large-scale preparation of such devices also make it possible to apply these two dimension materials to optoelectronics devices and systems.

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期刊信息
  • 《光子学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 西安光机所
  • 主编:侯洵
  • 地址:西安市高新区新型工业园信息大道17号47分箱
  • 邮编:710119
  • 邮箱:photo@opt.cn
  • 电话:029-88887564
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-4213
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1235/O4
  • 邮发代号:52-105
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,曾获中国光学学会先进期刊奖,中国科学院优秀期刊三等奖,陕西省国防期刊一等奖等
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:20700