@ 2015.04.01 , 23:46

当二硫化钼遇见光

大约2年前,MIT的科学家开始研究二硫化钼(MoS2)在光伏材料方面的应用潜力。结果有些混乱。他们研究得结论是相关材料转化效率值非常低,但另一项发现却鼓舞人心:通过将三片二硫化钼压缩到一纳米的厚度,这种材料能够吸收10%的直射太阳光。这要比砷化镓和硅所能吸收阳光高出一个数量级。

虽然这种新材料的发现令人鼓舞,但是这还与不足以让所有人摇旗呐喊着要求使用二硫化钼取代光伏和其他光电材料中的硅。

现在,美国西北大学的研究人员这在实现二硫化钼与等离子体(plasmonics )的合成,这样能够进一步提高材料对光的吸收率,以及光致发光特性。

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使用等离子纳米结构提升太阳光电效果并不新鲜。早在2012年,普林斯顿大学学的研究者就开发出了一种等离子纳米结构,此结构应用于采样能电池,能够使材料吸收照射到材料表面96%的光,并能提高光175%左右的电转化效率。

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等离子体基元利用,光子撞击金属表面密集电子时发生的震荡。除了等离子体在光伏中的应用,等离子体基元还有很多其他的潜在价值,包括计算机芯片上的数据传输和进行高分辨率的光刻技术。

根据《Nano Letters》的一篇研究,西北大学的团队使用等离子银纳米圆盘阵列(plasmonic silver nanodisc arrays)能够显著提升二硫化钼的光激发效应。

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我们已经得知这些等离子纳米结构有着能够吸引和困住少量光的特性。Serkan Butun,一名博士后研究员说道。“现在,我们的研究表明,通过将银纳米片至于(二硫化钼)材料表面,能够增强12倍以上的光发射(light emission)。”

这种12倍的光发射(light emission)的提升,是由于等离子共振与光的激发和排放发生了耦合,这增强了光于纳米材料之间的相互作用。

研究人员认为光发射增强效应,将使得二硫化钼应用于发光二极管中。

这是一个巨大的进步,但不是故事的结尾。 该项目的负责人Koray Aydin在采访中说道。还有能够进一步提高光发射的方法,不过目前我们还没有找到。目前最有效的增加光发射就是我们的超薄二硫化钼材料了。

本文译自 IEEE Spectrum,由译者 邻家乖蜀黍 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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