产品介绍

  二维资料基发光二极管（LED）因其共同的量子限域效应和优异的光电特性，大范围的使用于光通信和显现等范畴。与传统的体资料比较，依据二维过渡金属二硫属化合物（TMDs）的LED具有更强的激子捆绑和高效的光致发光优势。但是，这些资料在高激子生成率下会因激子–激子湮灭（EEA）效应而导致功率下降，严重影响了其在高电流密度下的发光功能，然后带来了安稳发光和高效使用方面的应战。

  有鉴于此，东南大学章琦，吕俊鹏以及倪振华团队规划并制备了一种依据插层过渡金属二硫属化合物的脉冲LED，经过氧等离子体插层工艺在少层二硫化钼（MoS2）和二硫化钨（WS2）中引进类量子阱的超晶格结构，完成了对激子–激子湮灭效应的显着按捺。经过这一种新式插层技能，团队成功降低了激子的玻尔半径和扩散系数，增强了光致发光和电注入发光功能，显着提高了LED在高激子生成率下的发光功率。试验标明，依据插层MoS2和WS2的LED在激子生成率约为1020 cm−2 s−1的条件下，外量子功率别离到达了0.02%和0.78%，完成了高密度激子下无功率下降的安稳发光。

  表征解读】本文经过多种表征手法，深入探讨了氧等离子体插层的少层过渡金属硫化物（TMDs）LED的功能及其微观机制。使用原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）对样品的外表描摹进行调查，提醒了样品的微观结构特征。这些表征成果为，插层处理显着改变了少层MoS₂的外表拓扑结构，从而影响了其光电功能。此外，经过透射电子显微镜（TEM）调查，获得了样品的横截面信息，进一步提醒了氧等离子体对资料层间结构的影响。

  针对样品中调查到的非辐射复合现象，本文经过时刻分辩光致发光（TRPL）技能做多元化的剖析，得到了资猜中的非辐射复合中心的散布特征。TRPL丈量标明，经过氧等离子体插层后，资料的激子捆绑态发生了显着改变，导致了激子扩散系数和捆绑半径的调理。这一现象为了解多体激子相互作用的调控供给了重要依据，从而为优化TMDs的光电特性奠定了根底。

  此外，本文还使用X射线光电子能谱（XPS）对插层后的化学成分进行了剖析，提醒了氧在资猜中的插层行为及其对光电特性的影响。XPS成果为，氧的引进不只改变了资料的化学环境，还显着按捺了激子等离子体的非辐射复合，从而提高了资料的光致发光功率。结合电流注入发光（EL）表征，发现经过插层处理的少层MoS₂在高注入功率下表现出安稳的发光特性，且在较高的增益条件下，外量子功率（EQE）可到达0.02%。

  经过这些综合性表征手法，本文不只提醒了氧等离子体插层对TMDs的微观机理，还探究了其在发光器材中的使用潜力。试验依据成果得出，经过优化的氧插层技能能够有用调控TMDs的光电特性，为完成高效LED和其他光电器材的研制供给了新的思路和办法。

  总归，经过多种表征手法的深入剖析，本文体系地研讨了氧等离子体插层对少层TMDs的影响，并制备了具有优异才能光电功能的新式资料。这些研讨成果为TMDs的使用前进奠定了坚实的根底，推动了新式光电器材的开发进程。

  图4: 依据插层的三层3L MoS2和WS2的瞬态2D LED的电致发光electroluminescence，EL 外量子功率external quantum efficiency，EQE。

  科学启迪】本文经过对氧等离子体插层的几层TMDs（过渡金属二硫化物）进行研讨，展现了其在LEDs（发光二极管）使用中的潜力。研讨标明，3层插层MoS2中的激子-激子相互作用被按捺，一起显现出亮丽的发光特性，虽然存在有限的非辐射复合中心。这一发现提示咱们，凭借氧等离子体插层技能，能够有用调控激子动力学，优化发光功率。此外，跟着样品的高注入率（约10²⁰ cm⁻² s⁻¹），完成了在不呈现功率下降的情况下的光电发光和电注入发光，这为未来的高效LED开发供给了新的思路。

  本文的结构表征、光谱表征和理论核算结合，提醒了几层TMDs的光电特性与结构之间的联系。这一综合性的办法论不只加深了咱们对TMDs资料的了解，还为进一步探究二维资料在光电器材中的使用奠定了根底。这些研讨成果为完成高功能的柔性电子器材以及新式光电器材供给了重要的科学启迪。

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