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首页>> news>> 2024年05月组内文献阅读汇报



用于光学成像和通信的双模式双范德华异质结光电晶体管


范德华(vdW)异质结是由不同二维(2D)材料堆叠形成的,通过能带工程已经成为下一代光电器件的一个有前途平台。近日,华南师范大学高伟研究员,广东工业大学郑照强副教授和浙江大学李京波教授(共同通讯作者)等合作设计了一种基于MoTe2/WS2/WSe2双vdW异质结的双模式光电晶体管。底部的WSe2层有效地调制整个MoTe2/WS2异质结沟道,在单个器件中实现具有优异光电性能的光电导和光伏模式。具体来说,该器件在光电导模式下的最大R为2540 A W-1,比探测率为8×1012 Jones。在光伏模式下,实现了35.3/49.1 μs的快速响应速度和2×105的高开/关比。此外,该器件显示出跨各种波长的高分辨率成像和快速光通信的潜在潜力。这项工作为实现双模式光电探测提供了合理的替代方案,并突出了其在成像和光通信领域的应用前景。

:Wang, X. et al. A Self‐Powered Photodetector Based on Graphene Enhanced WSe2 /PtSe2 Heterodiode with Fast Speed and Broadband Response. Advanced Optical Materials 2400052 (2024) doi:10.1002/adom.202400052.



报告人:白庆虎


石墨烯增强的超宽带光电探测器


铂硒化物(PtSe2)作为一种窄带隙的TMDs,具有优异的环境稳定性、高载流子迁移率和良好的光吸收特性,因此被广泛研究用于中波红外(MWIR)光电检测。然而,尽管PtSe2具有很多优点,但其室温下操作的光晶体管却存在着高暗电流和背景噪声等问题。为了解决PtSe2光晶体管在室温下的这些问题,安徽大学物质科学与信息技术学院韩涛博士, 单磊教授, 龙明生教授等人通过将石墨烯引入WSe2/PtSe2异质二极管器件中,并设计了一种局部浮动栅结构,科学家们试图提高器件的光增益,并改善光响应速度和光谱范围。他们设计了一种石墨烯增强的G-WSe2/PtSe2异质二极管,通过在金属电极上放置该器件,并利用石墨烯层作为局部浮动栅,成功地实现了超宽带光响应、超高的光开/关比和具有竞争力的光伏效率。这项研究为提高PtSe2基光电器件的性能提供了一种新的途径,并在理解和优化二维材料的光电性能方面取得了重要进展。

Li, Z. et al. A Dual Mode MoTe2 /WS2 /WSe2 Double Van der Waals Heterojunctions Phototransistor for Optical Imaging and Communication. Advanced Optical Materials 2400023 (2024) doi:10.1002/adom.202400023.



报告人:白庆虎


Tuning nonlinear second-harmonic generation in AlGaAs nanoantennas via chalcogenide phase-change material


利用全介质纳米结构实现非线性光学过程的能力对于高性能、鲁棒性和小型化的非线性光学器件来说是非常重要的。这篇文章提出了一种通过与硫系相变材料集成来有效调谐介电纳米天线(AlGaAs)中二次谐波的产生(SHG) 。将Ge2Sb2Te5 (GST)薄膜夹在AlGaAs纳米天线和AlOx衬底之间,AlGaAs纳米天线发出的非线性SHG信号可以通过光诱导的Mie氏共振引起的局域场进行增强,并通过利用GST相变的非易失性以及可精准控制连续相变实现AlGaAs纳米天线中SHG过程的进一步调制。通过改变纳米天线的半径,理论证明了在GST非晶态到晶态的相变过程中,非线性SHG效率的最大调制深度可高达540%。这项工作揭示了GST在光学非线性调控方面的潜力,由于GST具有超快的相变速度、高循环性和优异的热稳定性,未来有望实现快速可调、可逆、多级和非易失性调控,在实现快速、强、可调谐的光学非线性方面存在巨大的应用前景。

Tingting Liu, Xinyuan Fang, and Shuyuan Xiao,Physical Review B 104.19 (2021): 195428



报告人:常文瑶


Dynamically tunable second-harmonic generation using hybrid nanostructures incorporating phase-change chalcogenides


具有高转换效率的非线性超表面已经得到了广泛的研究。然而,传统的研究方案受限于很强的动态可调性。由于相变材料GST在相变过程中折射率的实部和虚部会发生较大的非易失性变化,是一种很有前途的相变硫族化合物。在这篇文章中,实验证明了SHG开关可以通过主动控制GST的晶相来实现。利用Au-GST-Au(MIM),具有间隙表面等离子体(gap-surface plasmon)共振的混合超表面,可实现在共振波长下SHG开关的高效调制。同时利用非晶、半晶和晶态三种可控的GST混合器件实现多级SHG调制,与不对称F-P腔器件的SHG效率相比,该器件具有更强的光-物质相互作用,最终在对应的GST相上具有更高的共振SHG效率。这项研究表明,基于GST的动态SHG开关有望应用于实际,如显微镜、光通信和计算等方面。

Muliang Zhu, Sajjad Abdollahramezani, and Chentao Li, et al,Nanophotonics 11.11 (2022): 2727-2735



报告人:常文瑶


Ultrastrong exciton-plasmon couplings in WS2 multilayers synthesized with a random multi-singular metasurface at room temperature


以二维过渡金属二硫化物为代表的范德瓦尔斯半导体有望实现下一代原子薄光电子技术。增强它们与光的相互作用对于实际应用至关重要,特别是在高度要求但尚未实现的超强耦合的量子体制中。该工作报道了在室温下沉积在柔性聚合物衬底上随机多奇异等离激元超表面与二硫化钨(WS2)的超强激子-等离激元耦合。与寻找完美的金属或高质量的谐振器不同,该工作创造了一种独特的超表面,具有密集的奇点阵列,可以支持纳米尺寸的等离激元热点,多个WS2激子相干地相互作用。单层WS2的归一化耦合强度为0.12,四层WS2的归一化耦合强度可达0.164,显示出超强激子-等离子体耦合对基于低维半导体的实用光电器件具有重要意义。

文献出处:Wu, T., Wang, C., Hu, G. et al. Ultrastrong exciton-plasmon couplings in WS2 multilayers synthesized with a random multi-singular metasurface at room temperature. Nat Commun 15, 3295 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47610-z



报告人:罗猜


Low-threshold topological nanolasers based on the second-order corner states


拓扑激光器不受缺陷和无序的影响。它们最近在许多种鲁棒边态的基础上得到了证明,这些状态大多是在微观尺度上。实现小尺寸、低阈值、高能效的二维片上拓扑纳米激光器还有待探索。该工作报告了在二维光子晶体板上具有高性能的拓扑纳米激光的首次实验演示。利用Wannier型0D角态形成拓扑纳米空腔。以量子点为活性材料,观察到具有低阈值约为1 μW和高自发辐射耦合因子0.25的激光。这种性能大大优于拓扑边缘激光器,可与传统的光子晶体纳米激光器相媲美。该工作的低阈值拓扑纳米激光的实验演示将对用于操纵的拓扑纳米光子电路的发展具有重要意义

文献出处:Zhang, W., Xie, X., Hao, H. et al. Zhang, W., Xie, X., Hao, H. et al. Low-threshold topological nanolasers based on the second-order corner state. Light Sci Appl 9, 109 (2020). https://doi.org/10.1038/s41377-020-00352-1 Light Sci Appl 9, 109 (2020). https://doi.org/10.1038/s41377-020-00352-1



报告人:罗猜


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