裁剪二维材料以改进电子和光学器件

宾夕法尼亚州立大学的研究人员表示，二维(2D)材料的最新进展为电子和光学器件的未来发展提供了新的可能性。

由宾夕法尼亚州立大学电气工程和生物医学工程助理教授黄圣喜(Shengxi Huang)领导的研究人员发现，通过原子和物理方式改变薄2D材料，将其应用于许多光学和电子设备，可以增强光发射和增强信号强度。

在第一种方法中，研究人员修改了材料的原子构成。在常用的2D材料中，研究人员依靠薄层之间的相互作用(称为范德华层间耦合)来产生电荷转移，然后用于器件。然而，这种层间耦合是有限的，因为电荷传统上均匀地分布在每层的两侧。

为了加强耦合，研究人员创造了一种新型的二维材料，称为Janus过渡金属二卤属化合物，方法是用不同类型的原子替换层一侧的原子，造成电荷分布不均匀。

“这种(原子变化)意味着电荷可以不均匀地分布，”黄说。“这会在飞机内部产生电场，并因此吸引不同的分子，从而增强光的发射。”

此外，如果范德华层间耦合可以通过以一定角度扭曲层来调节到正确的水平，它可以诱导超导，对电子和光学设备的进步产生影响。

在第二种改变二维材料以提高其性能的方法中，研究人员通过取一层MoS来增强能量上转换过程产生的信号₂这是一种常见的二维材料，通常又平又薄，然后将其滚动成大致圆柱形。

发生在MoS上的能量转换过程₂材料是非线性光学效应的一部分，如果一束光照射到一个物体上，频率会翻倍，这就是能量转换的地方。

黄说:“我们一直希望在这个过程中把频率提高一倍。”“但信号通常很弱，所以增强信号非常重要。”

通过滚动这种材料，研究人员实现了95倍以上的信号改善。

黄计划将这两项进步结合起来。她说:“我们研究的下一步是回答如何将原子工程和形状工程结合起来，创造更好的光学设备。”

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