单层过渡金属二硫属化物 (TMD) 中的原子缺陷(例如硫族空位)会显着影响其性能。
在这项工作中,剑桥大学Manish Chhowalla,Yan Wang提供了一种可重复且简便的策略,通过在氩/氢 (95%/5%) 气氛中在 600 °C 下退火,在单层 MoS2 中合理诱导硫族空位。
文章要点
1)同步加速器 X 射线光电子能谱显示,在与非化学计量 MoSx (0 < x < 2) 相关的退火 MoS2 中出现了 230.1 eV 处的 Mo 3d5/2 核心峰,拉曼光谱显示~380 cm−1 峰的增强,这归因于到硫空位。
2)当硫空位密度为~1.8 × 1014 cm−2 时,我们在室温下的光致发光(PL)光谱中观察到~1.72 eV(称为LXD)的缺陷峰。 LXD 峰归因于缺陷引起的带隙态中捕获的激子,通常仅在低温 (≤77 K) 下观察到。
3)时间分辨 PL 测量表明,在室温和低温下(8 K 时~2.44 ns),缺陷介导 LXD 发射的寿命比带边激子的寿命长。通过在硫蒸气中对有缺陷的MoS2进行退火可以抑制LXD峰,这表明可以钝化空位。
研究结果提供了关于室温和低温下硫空位如何影响 MoS2 中的激子和缺陷介导的 PL 发射的见解。
参考文献
Yiru Zhu, et al, Room-Temperature Photoluminescence Mediated by Sulfur Vacancies in 2D Molybdenum Disulfide, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c02103
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c02103