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上海大学与上科大联手!揭示石墨烯-TMDCs超快电荷转移新机制

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近日,上海大学马国宏教授和上海科技大学刘伟民教授等合作开展研究,当石墨烯与过渡金属硫族化合物(TMDCs)形成异质结时,能量低于TMDCs带隙的光子可被石墨烯俘获并经超快电荷转移注入TMDCs中,而控制这种超快电荷转移对开发先进光子和光电子器件很关键。

他们使用超快太赫兹和瞬态吸收光谱,证明了栅控方法在控制石墨烯-MoS2异质结中超快电荷转移效率方面有巨大潜力,并揭示其基本极限。研究结果显示,通过改变石墨烯中热电子的费米分布,栅极偏置能将从石墨烯转移到MoS2的热电子数量调制数倍。

不过栅极控制方法存在上限,其潜在机制是高栅极偏置下石墨烯化学势超过MoS2带边,致使电荷转移的能量势垒增加,且结合栅控限制的光热离子发射模型可再现实验结果。

该研究证明了栅控方法在调节石墨烯-MoS2异质结中超快电荷转移方面的作用与基本局限性,为相关光电探测器、太阳能电池和光电器件的发展提供了思路。 

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