نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه الزهرا

2 گروه فیزیک، دانشکده فیزیک-شیمی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران

چکیده

لایه‌های دوبعدی ‌دی‌کالکوجنایدهای فلزات واسطه (TMDC) با گاف‌های نواری مستقیم، افق جدیدی‌ در کاربری این مواد در فوتونیک و الکترواپتیک ایجاد کرده است. وجود گاف نواری باعث جذب اپتیکی چشمگیر این لایه‌ها در دستگاه‌های فوتوولتاییک می‌شود. قرارگیری این لایه‌ها روی زیرلایه به علت بازتاب‌های متوالی، بر طیف جذب اثر می‌گذارد. به طور متداول، از SiO2 یاSi و یا ترکیب آنها به عنوان زیرلایه برای این تک لایه‌ها استفاده می‌شود. در این مقاله با استفاده از روش ماتریس انتقال، طیف جذب تک لایه‌های TMDC شامل MoSe2، WSe2،MoS2 و WS2 با حضور زیرلایۀ SiO2یاSi و یا دوتایی SiO2/Si با ضخامت‌های مختلف لایۀ SiO2 بررسی شد. ضخامت 90 نانومتر لایۀ SiO2 در زیرلایۀ دوتایی به عنوان ضخامت بهینه انتخاب شد؛ چرا که روند کلی جذب را تغییر نمی‌دهد و باعث افزایش جذب در بعضی نواحی طول موجی می‌شود.

کلیدواژه‌ها

[1]  Seyler KL, Schaibley JR, Gong P, Rivera P, Jones A, Wu S, Yan J, Mandrus D, Yao W, Xu X. Electrical control of second-harmonic generation in a WSe2 monolayer transistor. Nature nanotechnology. 2015; 10(5): 407-11.
[2]  Noori Y, Cao Y, Roberts J, Woodhead C, Bernardo-Gavito R, Tovee P, Young R. Photonic crystals for enhanced light extraction from 2D materials. ACS Photonics. 2016; 3(12): 2515-2520.
[3]  Yu Y, Hu S, Su L, Huang L, Liu Y, Jin Z, Purezky A, Geohegan D, Kim K, Zhang Y, Cao L. Equally efficient interlayer exciton relaxation and improved absorption in epitaxial and nonepitaxial MoS2/WS2 heterostructures. Nano letters. 2015; 15(1): 486-91.
[4]  Li X, Han W, Wu J, Qiao X, Zhang J, Tan P. Layer-number dependent optical properties of 2D materials and their application for thickness determination. Advanced Functional Materials. 2017; 27(19): 1604468.
[5]  Li Y, Chernikov A, Zhang X, Rigosi A, Hill H, Zande A, Chenet D, Shih E, Hone J, Heinz T. Measurement of the optical dielectric function of monolayer transition-metal dichalcogenides: MoS2, MoSe2, WS2, and WSe2. Physical Review B. 2014; 90(20): 205422.
[6]  Ansari N, Ghorbani F. Light absorption optimization in two-dimensional transition metal dichalcogenides van der Waals heterostructures. JOSA B. 2018; 35(5): 1179-85.
[7]  Ansari N, Moradi M. Optical absorption in air/monolayer MoS2/S (S=SiO2 or Si) trilayer stacks at oblique incidence. Superlattices and Microstructures. 2017; 104: 104-11.
[8]  Zhao P, Kiriya D, Azcatl A, Zhang C, Tosun M, Liu YS, Hettick M, Kang JS, McDonnell S, KC S, Guo J. Air stable p-doping of WSe2 by covalent functionalization. ASC nano. 2014; 8(10): 10808-14.
[9]  Lien DH, Kang JS, Amani M, Chen K, Tosun M, Wang HP, Roy T, Eggleston MS, Wu MC, Dubey M, Lee SC. Engineering light outcoupling in 2D materials. Nano letters. 2015; 15(2): 1356-61.
[10]             Zeng J, Li J, Li H, Dai Q, Tie Sh, Lan Sh. Effects of substrates on the nonlinear optical responses of two-dimensional materials. Optics express. 2015; 23(25): 31817-27.
[11]             Zhan T, Shi X, Dai Y, Liu X, Zi J. Transfer matrix method for optics in Graphene layers. Journal of Physics: Condensed Matter. 2013; 25(21): 215301.
[12]             Green M, Keevers M. Optical peroperties of intrinsic silicon at 300 K. Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 1995; 3: 189-192.
[13]             Ghosh G. Dispersion-equation coefficients for the reflective index and birefringence of calcite and quartz crystals. Optics communications. 1999; 163(1-3): 95-102.
[14]             Chen K, Wan X, Xu J. Epitaxial stitching and stacking growth of atomically thin transition-metal dichalcogenides (TMDCs) heterojunctions. Advanced Functional Materials. 2017; 27(19): 1603884.
[15]             Wang R, Chien H, Kumar J, Kumar N,. Chiu H and Zhao H. Third-harmonic generation in ultrathin films of MoS2. ACS applied materials & interfaces. 2013; 6(1): 314-8.
Kumar N, Najmaei S, Cui Q, Ceballos F, Ajayan P, Lou J, Zhao H. Second harmonic microscopy of monolayer MoS2. Physical Review B. 2013; 87(16): 161403.