改变二维材料的对称性有助于改善光电器件

光电子材料能够将光能转化为电能，并将电能转化为光，在发光、能量收集和传感技术方面有着广阔的应用前景。然而，由这些材料制成的设备往往效率低下，损失大量有用的能量，如热量。为了打破目前的效率限制，需要新的光电转换原则。

例如，许多表现出高效光电特性的材料都受到反对称的限制，反对称是一种物理特性，它限制了工程师对材料中电子的控制，以及他们设计新颖或高效器件的选择。今天发表在自然纳米技术这是一个由材料科学家和工程师组成的团队，由北京大学材料科学与工程学院副教授石建领导伦斯勒理工学院，使用了应变梯度为了打破这种倒置对称性，首次在有前途的材料二硫化钼(MoS2)中创造了一种新的光电现象。

为了打破这种倒转对称，研究小组在一块MoS2薄片下面放置了一根氧化钒(VO2)导线。二硫化钼是一种柔性材料，所以它会根据VO2线的曲线变形，在晶格内形成梯度。想象一下，如果你把一张纸放在桌子上的一支铅笔上，会发生什么?在纸上产生的不同张力就像在MoS2晶格中形成的应变梯度。

施正荣说，这种梯度打破了材料的逆反对称性，并允许在晶体内移动的电子被操纵。在应变梯度附近观察到的独特的光响应允许电流流过材料。这被称为柔性光伏效应，它可以用来设计新颖和/或高效的光电子产品。

史教授说:“这是首次证明这种材料具有这种效果。”“如果我们有一个在光电转换过程中不产生热量的解决方案，那么电子设备或电路就可以得到改进。”

钒氧化物对温度非常敏感，因此该团队也能够证明，柔性光伏效应在MoS2和VO2材料相遇的位置带来了温度依赖性，从而相应地改变了晶格的梯度。

“这一发现表明了一种可用于遥感热敏的新原理，”石兆基实验室博士后研究员、这篇论文的第一作者蒋杰(Jie Jiang)说。

施正荣说，该团队在这里所展示的不仅显示了这种材料的巨大前景，而且还表明了将这种方法用于其他具有良好光电特性的材料的工程的潜力，这些材料受到反对称的困扰。

- Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE Media and Technology，cvavra@cfemedia.com．