| Περίληψη |
Η ανακάλυψη του γραφενίου δημιούργησε μια νέα κατηγορία υλικών, τα λεγόμενα δισδιάστατα (2Δ) υλικά, τα οποία παρουσιάζουν ισχυρές οπτικές ιδιότητες. Τα διχαλκογενίδια μέταλλα μετάπτωσης (TMDs) έχουν τη μορφή MoX2 (όπου M=Mo ή W και X=S, Se, Te). Καθώς το πάχος μειώνεται, αυτοί οι μονοστρωματικοί κρύσταλλοι είναι ημιαγωγοί αμέσου χάσματος στο σημείο Κ της ζώνης Brillouin, σε αντίθεση με τα πολυστρωματικά υλικά από τα οποία προέρχονται. Το άμεσο ενεργειακό χάσμα και η εξαιρετικά λεπτή τους μορφή καθιστούν τα δισδιάστατα υλικά στην πρώτη γραμμή της έρευνας για πολλές οπτοηλεκτρονικές εφαρμογές. Εδώ, δείγματα από μονοστρωματικό δισελινίδιο του μολυβδαινίου (MoSe2) διερευνώνται μετά από φωτοχημικό ντόπινγκ με φασματοσκοπικές μεθόδους όπως με φωτοφωταύγεια, με διαφορική ανακλαστικότητα και με φασματοσκοπία Raman. Αυτή η διαδικασία ντόπινγκ ονομάζεται φωτοχλωρίωση και περιλαμβάνει ακτινοβολία λέιζερ UV στο περιβάλλον μοριακού χλωρίου. Αυτή η φωτοεπαγόμενη μέθοδος ντόπινγκ φαίνεται να οδηγεί σε μια μείωση της πυκνότητας ηλεκτρονίων (ντόπινγκ τύπου p) στο 1-L MoSe2, όπως προβλέπεται από τη θεωρία. Το PL μπορεί να ενισχυθεί σημαντικά μετά τη φωτοχλωρίωση και το φάσμα του κυριαρχείται από την εκπομπή ουδέτερου εξιτονίου ως συνέπεια της προσρόφησης μοριακού χλωρίου το οποίο καταστέλλει έντονα τη συγκέντρωση ηλεκτρονίων. Οι μετρήσεις διαφορικής ανακλαστικότητας που εκτελούνται στο ίδιο δείγμα είναι σε πλήρη συμφωνία με τα δεδομένα micro-PL.
Επιπλέον, σε αυτή τη διατριβή μελετήθηκε η οπτική απόκριση του μονοστρωματικού δισουλφιδίου του κασσιτέρου (SnS2). Επιβεβαιώθηκε (με φωτοφωταύγεια και διαφορική ανακλαστικότητα) ότι το SnS2 είναι ένας ημιαγωγός εμμέσου χάσματος ακόμη και στην υπέρλεπτη του μορφή. Με τη φασματοσκοπία Raman παρατηρήθηκε ότι η ένταση της δόνησης εκτός επιπέδου εξαρτάται από το πάχος. Έτσι κατασκευάστηκε μια γραμμική εξίσωση του λόγου έντασης Raman (Iδείγματος/Iυποστρώματος) ως συνάρτηση του αριθμού των στρωμάτων με φασματοσκοπία AFM και Raman.
Τα αποτελέσματα της φωτοχλωρίωσης του MoSe2 μας φέρνουν ένα βήμα πιο κοντά για να ξεκαθαρίσουμε πλήρως τον μηχανισμό αυτής της διαδικασίας ντόπινγκ. Ο έλεγχος της πυκνότητας των φορέων καθώς και η βελτίωση των οπτοηλεκτρονικών ιδιοτήτων των 2Δ υλικών είναι πολύ σημαντικό για την κατασκευή συσκευών με βάση τα TMDs, όπως: τρανζίστορ επίδρασης πεδίου, φωτοβολταϊκών, διόδων φωτοεκπομπής κ.λπ.
|
Spectroscopic studies of two-dimensional single and few-layers of SnS2 and MoSe2
