E-Locus - Ιδρυματικό Καταθετήριο Πανεπιστημίου Κρήτης - Pulsed laser induced doping of two-dimensional crystals

Αρχική Pulsed laser induced doping of two-dimensional crystals

Αποτελέσματα - Λεπτομέρειες

[Προσθήκη στο καλάθι]

Κωδικός Πόρου

000438128

Τίτλος

Pulsed laser induced doping of two-dimensional crystals

Άλλος τίτλος

Εμπλουτισμός διδιάστατων κρυστάλλων με χρήση παλμικού λέιζερ

Συγγραφέας

Δεμερίδου, Ιωάννα Ε

Σύμβουλος διατριβής

Κομίνης, Ιωάννης
Στρατάκης, Εμμανουήλ

Μέλος κριτικής επιτροπής

Κιοσέογλου, Γεώργιος
Γεωργακίλας, Αλέξανδρος
Ρακιτζής, Πέτρος
Πελεκάνος, Νικόλαος
Κυμάκης, Ε.

Περίληψη

Τα διδιάστατα διχαλκογενή μέταλλα μετάπτωσης έχουν προσελκύσει παγκόσμιο ενδιαφέρον τις τελευταίες δεκαετίες ύστερα από την επιτυχημένη απομόνωση του γραφενίου. Τα διχαλκογενή μέταλλα μετάπτωσης είναι ημιαγωγοί και διαθέτουν μοναδικές οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες λόγω της υπέρλεπτης φύσης τους. Καθώς ο αριθμός των στρωμάτων τους μειώνεται, μετατρέπονται από ημιαγωγό έμμεσου ενεργειακού χάσματος σε ημιαγωγό άμεσου ενεργειακού χάσματος. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετώνται οι οπτικές ιδιότητες του μονοστρωματικού κρυστάλλου δισουλφίδιο βολφραμίου, μέλος της οικογένειας των διχαλκογενών μετάλλων μετάπτωσης, και την επίδραση του φωτοχημικού εμπλουτισμού με τη χρήση υπεριώδους παλμικού λέιζερ. Προτείνεται μια καινοτόμα μέθοδος εμπλουτισμού, η οποία μπορεί να ελέγξει την πυκνότητα ηλεκτρονίων στο μονοστρωματικό κρύσταλλο δισουλφίδιου βολφραμίου (1L-WS₂). Ο φωτοχημικός εμπλουτισμός σε περιβάλλον χλωρίου με τη χρήση υπεριώδους παλμικού λέιζερ αποδείχθηκε πως είναι μια μέθοδος που παρέχει έλεγχο της συγκέντρωσης φορέων στο μονοστρωματικό κρύσταλλο WS₂. Η συστηματική μετατόπιση κορυφής του ουδέτερου εξιτονίου προς μικρότερες τιμές ενέργειας στα φάσματα φωτοφωτάγειας είναι ένδειξη της μείωσης της συγκέντρωσης των ηλεκτρονίων στον κρύσταλλο και η ικανότητα του σταδιακού ελέγχου της πυκνότητας των φορέων με το χρόνο έκθεσης σε περιβάλλον χλωρίου. Η μετατόπιση του επιπέδου ενέργειας Fermi συνδέεται με τον έλεγχο της πυκνότητας ηλεκτρονίων λόγω του χλωρίου. Το φαινόμενο του φωτοχημικού εμπλουτισμού μπορεί να αντιστραφεί ύστερα από σάρωση της επιφάνειας του μονοστρωματικού κρυστάλλου με συνεχές λέιζερ σε περιβάλλον ατμόσφαιρα. Ο αμφίδρομος έλεγχος του επιπέδου Fermi σε συνδυασμό με την ικανότητα προεπιλεγμένης περιοχής του κρυστάλλου με τη χρήση του λέιζερ προσφέρει χωρικά ελεγχόμενο εμπλουτισμό σε κλίμακα μικρομέτρων. Αυτή η διαδικασία ενίσχυσε το ενδιαφέρον για τον έλεγχο της εκπομπής κυκλικά πολωμένου φωτός στις ζώνες του φωτοχημικά εμπλουτισμένου κρυστάλλου. Τα διχαλκογενή μέταλλα μετάπτωσης έχουν ενδιαφέρουσες ιδιότητες που αφορούν τη ζώνη και το σπιν των φορέων του υλικού λόγω της ισχυρής αλληλεπίδρασης τους. Αποδεικνύουμε τον έλεγχο της πόλωσης σπιν/ζώνης κατά 40% σε μονοστρωματικό κρύσταλλο WS₂ ύστερα από το φωτοχημικό εμπλουτισμό. Η μείωση της κυκλικής πόλωσης μετά από το φωτοχημικό εμπλουτισμό σε περιβάλλον χλωρίου αποδίδεται στη μείωση των ελαττωμάτων του κρυσταλλικού πλέγματος καθώς επίσης και την αύξηση του χρόνου ζωής των εξιτονίων που δεν εκπέμπουν φωτόνια. Οι θεωρητικές προβλέψεις και οι μετρήσεις φασματοσκοπίας μεταβατικής απορρόφησης επιβεβαιώνουν τα αποτελέσματα μας. Επιπλέον αποδείξαμε πως ο βαθμός της κυκλικής πόλωσης εξαρτάται από τον τύπο υποστρώματος στον οποίο εναποτίθεται ο μονοστρωματικός κρύσταλλος αλλά και από τον φωτοχημικό εμπλουτισμό. Αυτά τα συμπεράσματα καθιστούν τα διχαλκογενή μέταλλα μετάπτωσης κατάλληλα υλικά για μελλοντικές εφαρμογές και αρχιτεκτονικές υπολογιστών.

Φυσική περιγραφή

126 σ. : πίν., σχήμ., εικ. (μερ. εγχρ.) ; 30 εκ.

Γλώσσα

Αγγλικά

Θέμα

2D-materials

Chlorine

Monolayer WS2

Photoluminescence

Ptotochemical doping

Διδιάστατοι κρύσταλλοι

Μονοστρωματικός κρύσταλλος WS2