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科學家利用應變梯度提高光電材料轉換效率

發布時間:2021-06-25 16:36 來源:cnBeta.COM

  光電材料擁有非常廣闊的應用前景,科學家利用其能夠將電能和光能互相轉換的特性,用于發光、能量手機和傳感技術等方面。然而,由這些材料制成的設備往往存在效率低下的問題,在轉換過程中會有大量能量變成熱能而消失。為了打破目前的效率限制,就需要新的光-電轉換原理。
  許多表現出高效光電特性的材料受到反轉對稱性的限制,這種物理特性限制了工程師對材料中電子的控制,也限制了他們設計新型或高效設備的選擇。在 2021 年 6 月 17 日發表在《Nature Nanotechnology》上的研究中,來自倫斯勒理工學院材料科學與工程系副教授施。↗ian Shi,音譯)領導的一個材料科學家和工程師團隊,利用應變梯度來打破這種反轉對稱性,在有前途的材料二硫化鉬(MoS2)中首次創造了一種新的光電現象。
  為了打破反轉對稱性,研究小組將一根氧化釩(VO2)線放在了 MoS2 片材的下面。施表示,二硫化鉬是一種靈活的材料,因此它變形了它的原始形狀,以遵循二氧化釩線的曲線,在其晶格內形成一個梯度。想象一下,如果你把一張紙放在坐在桌子上的鉛筆上,會發生什么。紙張中產生的不同張力就像 MoS2 晶格中形成的應變梯度。
  施說,這種梯度打破了材料的反轉對稱性,并允許在晶體內移動的電子被操縱。在應變梯度附近觀察到的獨特的光反應允許電流流過該材料。這被稱為柔性光電效應,它可以被用來設計新穎和/或高效的光電子學。
  施說:“這是在這種材料中首次展示這種效應。如果我們有一個在光-電轉換過程中不產生熱量的解決方案,那么電子設備或電路可以得到改善”。氧化釩對溫度非常敏感,因此該團隊還能夠證明柔性光電效應在MoS2和VO2材料相遇的部位帶來溫度依賴性--相應地改變晶格的梯度。
編輯:陳雅俊
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