2차원 반도체는 그 어느 때보다 2만 배나 많은 빛을 생산한다.

플라스모닉 나노구조에 의해 텅스텐 디셀레늄에서 광발광의 대규모 증가가 유도된다.

싱가포르국립대(NUS) 연구진이 텅스텐 디셀레늄의 광발광 효과를 크게 높일 수 있는 방법을 발견했다. 그들은 전이 금속 디칼코게니데스 계열의 2-D 결정체인 이 2차원 반도체가 광전자공학과 광전자공학에 더 큰 영향을 미칠 수 있는 문을 열었을지도 모른다.

2차원(2D) 반도체는 두께를 하나 또는 몇 개의 원자로 줄이는 것이 가능한 특별한 특징을 가지고 있다. 이러한 특성은 쇼트 채널 효과를 제거하는 데 도움이 될 수 있는데, 이는 현대 실리콘 기반 트랜지스터에서 여전히 문제가 되고 있으며 조기 트랜지스터 활성화를 포함할 수 있다.
잠재적인 2D 반도체가 미래에 실리콘과 같은 전통적인 반도체 재료를 대체해야 할 수 있음에도 불구하고, 한 가지 중요한 장애물이 여전히 존재한다: 심각한 전자-포논 산란에 의해 야기되는 주변 온도에서의 제한된 캐리어 이동성.

텅스텐 디셀렌화물은 빛을 전기로 변환하는 능력이 있으며, 텅스텐 디셀렌화물은 물질의 얇은 두께로 인해 광발광과 광자 흡수가 제한된다.
NUS 과학자들은 Nature Communications 저널에 발표된 연구에서 텅스텐 디셀레늄 광발광의 밝기를 20,000배 증가시키기 위해 플라스모닉 나노구조를 사용했다. 이러한 구조는 광자가 금속 표면에 부딪힐 때 생성되는 전자 밀도의 진동을 이용한다.
이 논문의 주요 저자이자 NUS의 연구원인 Wang Zuo에 따르면, “이것은 텅스텐 디셀레늄의 광발광을 증가시키기 위해 금 플라스모닉 나노구조를 사용하는 것을 증명하는 첫 번째 노력이다.” 우리는 이 나노 물질의 광 흡수 및 방출 효율을 이전에 없던 방식으로 개선할 수 있었습니다.
텅스텐 디셀레노이드의 광발광을 강화하려는 이전의 시도들은 텅스텐 디셀레노이드의 방출, 흡수, 방향성을 동시에 향상시켰지만, 자연 상태에서보다 1,000배 더 밝게 만들 수 있었다.

20,000배의 밝기 증가는 NUS 연구진이 텅스텐 디셀레늄 플레이크를 금 기판의 20나노미터 미만의 참호에 매달아 달성했다. 연구원들에 따르면, 이 디자인이 그렇게 큰 상승 효과를 내는 이유는 펌프 레이저의 광자가 더 효과적으로 흡수되기 때문이라고 합니다. 그들은 참호에 갇힌 플라스몬이 흡수를 증가시키는 원인이라는 결론에 도달했다.

뉴스 발표에서, NUS 교수 Andrew We는 금 플라스모닉 나노 어레이 템플릿의 디자인이 “우리 연구의 열쇠”라고 말했다. 우리 시스템의 구조물의 피치를 조정함으로써, 공명은 펌프 레이저 파장에 맞게 조정될 수 있다. 최상의 필드 제한을 생성하기 위해 빛과 플라즈몬 결합을 위해서는 이것이 중요하다.

NUS 팀의 진행 중인 조사는 금 플라스몬이 전이 금속 디칼코게나이드의 전기 발광을 얼마나 잘 증가시킬 수 있는지에 초점을 맞출 것이다. 본 연구는 다양한 밴드갭을 갖는 다양한 2-D 전이금속 디칼코게나이드로 확장될 것이다. 연구원들에 따르면, 모든 사람들은 독특한 상호작용 기술을 사용할 것이라고 합니다.


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