Международная команда исследователей из Бостонского Университета (University of Boston), Оксфордского Университета (University of Oxford) и Национального Университета Сингапура (National University of Singapore) спроектировала устройство толщиной в несколько ангстрем с необычно высоким (30%) показателем квантовой эффективности – единицей измерения степени конвертации фотонов в несущие заряд электроны.
Для создания устройства ученые разработали слоистый композиционный материал, состоящий из дихалькогенида полупроводникового переходного металла (semiconducting transition metal dichalcogenide (TMDC)) и слоев графена. «Работа расширяет число новых «гетероструктур» основанных на двумерных атомных кристаллах и может стать основой для новых типов пластичных солнечных батарей или фототранзисторов», говорит Simon Hadlington из Chemistry World.
TMDC – слоистые материалы, состоящие из треугольной решетки атомов переходных металлов, помещенных между двух треугольных решеток халькоген атомов – серы, селена или теллура. Известно, что такие структуры обладают мощным фотонно-электронным взаимодействием из-за присутствия в слоях сингулярностей Ван Хова – квантомеханических особенностей, которые делают электроны особо восприимчивыми к таким внешним воздействиям как стимуляция светом.
«Слой за слоем мы построили слоистую атомарную структуру», говорит член команды Antonio Castro Neto из Бостонского Университета. Нитрид бора образует наружный слой в качестве изолятора и защитной пленки; следующий слой состоит из графена – жесткого прозрачного и гибкого проводника; и металла TMDC. Когда свет падает на TMDC, происходит смещение электронов, которые собираются в графеновых электродах. Также ученые выяснили, что покрытие поверхности графена наночастицами золота увеличивает поглощение света.
«Все устройство не толще 20Å (ангстрем)», говорит Castro Neto. «Нам было интересно, сможет ли что-то настолько тонкое эффективно производить электрический ток и мы показали, что даже нечто, толщиной в несколько атомов, может превратить 30% энергии фотонов в электричество».
Castro Neto говорит, что следующим шагом станет исследование других двумерных полупроводниковых кристаллов для увеличения эффективности системы. Также ученые планируют изучить возможность использования других комбинаций материалов для создания новых гетероструктур.
Источник “ScienceReview”
Комментариев нет:
Отправить комментарий