研究显示：NRL开发激光加工方法以提高光电器件的效率

2019-04-22 10:31

据外媒报道称，美国海军研究实验室（NRL）一个团队近日已经发现了一种钝化下一代光学材料中的缺陷以改善光学质量并使发光二极管和其他光学元件小型化的新方法。

该研究的领导Saujan Sivaram博士说：“从化学角度来看，我们发现了一种利用激光和水分子的新型光催化反应这让令人兴奋，从总体的角度来看，这项工作可以将高质量光学活性及原子级薄的材料集成到各种应用中，如电子，电催化剂，存储器和量子计算应用。”

据介绍，NRL科学家开发了一种多功能激光加工技术来显著改善单层二硫化钼（MoS₂）的光学性质，这是一种直接间隙半导体且具有高空间分辨率。他们的工艺使用激光束“written”的区域的材料光学发射效率提高了100倍。

根据Sivaram的说法：“原子级薄的过渡金属二硫化物（TMD），如MoS₂是柔性器件，由于其高光学吸收和直接带隙，因而它将成为太阳能电池和光电传感器的有前景的组件。这些半导体材料在重量和柔韧性非常高的应用中特别有好处的，但它们的光学特性通常是高度可变和不均匀的，因此改善和控制这些TMD材料的光学特性以实现可靠的高效器件是至关重要的。缺陷往往对这些单层半导体发光的能力有害，这些缺陷起到非辐射陷阱状态的作用产生热而不是光，因此去除或钝化这些缺陷是迈向高效光电器件的重要一步。”

在传统的LED中，大约90％的器件是散热器以改善冷却。减少的缺陷使较小的设备能够消耗更少的功率，从而使分布式传感器和低功率电子设备的使用寿命更长。

研究人员证明，水分子仅在暴露于能量高于TMD带隙的激光时才能使MoS₂钝化。结果是光致发光增加而没有光谱偏移。与未显示出较弱发射的未处理区域相比，处理区域保持强烈的光发射。这表明激光驱动环境气体分子和MoS₂之间的化学反应。

荧光图像显示明亮的区域拼写出“NRL”

资深科学家兼首席研究员Berend Jonker博士说：“这是一项了不起的成就，这项研究的结果为使用TMD材料铺平了道路，这些材料对光电器件的成功至关重要，并且与国防部的使命相关。”