3D 电子获得提升从二维材料

扫描探针显微镜图像的石墨烯。（图片取自美国军队物资命令/维基共享资源）。

二维材料、 形状、 厚度和尺寸的解释上规模几个原子的元素，显示提高电子产品的极大潜力。

不同于传统的 3D 材料，在原子之间连接运行在三个维度中，原子薄层通过范德华力相互作用粘有打开可能性一个全新世界的大门为科学家和工程师。

它始于一组研究人员，由安德烈 · 海姆先生领导孤立的六边形蜂窝状壳碳 （石墨） 从石墨和发现神奇的特性，从来没有见过一个单原子厚层。虽然器具组成的晶体，石墨和一些胶带 （称为机械剥离过程中派生） 不过，这种超轻型材料被发现有最强过测试，非易燃，灵活和很多更好的导体，比铜。

佛罗里达大学的材料学教授斯科特 · 佩里认为 2D 材料很快就会找到自己的位置在他们独特的电子性质的晶体管。然而，这项技术仍处于早期阶段，并利用二维材料在光电子学中的研究才刚刚起步。

二维材料的应用

迈克尔斯宾塞教授在电气和计算机工程在康奈尔大学，还致力于应用的二维材料，认为他们是”成熟的创新”与许多潜在的应用。在有机器件 （如发光和有机太阳能电池），二维材料可以用作光电器件的使用那些太贵了，制造、 铟或砷等元素的便宜替代品。

半导体特性可以发现的二维材料称为过渡金属 dichalcogenides (TMDs) 组中。正在只有 3 个原子厚，TMDs 发出的光，当光或电能量的激发下。

单层膜属于直接带隙半导体，但发光成正比间接层，数如厚 TMD 床单 （磷脂双分子层，trilayers 或其他人） 不一样发光。床单的个别 2D 图层不同材料和不同的命令可用于创建具有自定义属性的光电器件。

在英格兰谢菲尔德大学物理系的研究人员涉及这些 2D 电影混合光子器件的发展集中努力。

Schematic of a 2D layer of MoS2. (Image courtesy of Christoper Petoukhoff.)

克里斯托弗 · Petoukhoff，在飞秒光谱学单位在冲绳科技研究所技术研究生大学 （信息） 工作研究二硫化 2D 钼 (MoS2) 具体的重点放在光电子学中的应用。常见的光电器件包括发光二极管、 太阳能电池、 光纤和光电探测器自动门和干手器。

二硫化 2D 钼吸收相同数量的同时正在 70 倍薄在当今 50nm 硅基器件，用光。Petoukhoff 的目标通过在有机半导体材料上添加一层 MoS2 的提高光电器件的吸收功率。他和他的导师，教授凯沙夫 Dani 有理论使用时两种材料以相似的吸收力量，各层之间的相互作用将产生一个更强大和极快电荷转移。他的研究显示，这种电荷转移将只有几万飞秒，低于百万分之一百万分之一秒。

This figure depicts the organic semiconductor, in this case P3HT:PCBM in red, with a 2-D MoS2 layer on a silver plasmonic metasurface. (Image courtesy of Christopher Petoukhoff.)

虽然研究还处于起步阶段，其对未来的电子产品在一般、 光电器件的影响尤其是巨大的。

更多的信息，请阅读 Petoukhoff 的发表在 ACS Nano 的研究。

由 Jazib Kaleem