Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами провели фундаментальное исследование свойств нанотрубок дисульфида вольфрама WS2. Полученные результаты помогут при разработке инновационных приборов в оптоэлектронике. Работа опубликована в журнале Materials Today Chemistry.
Тонкие пленки и нанотрубки из соединений на основе серы, вольфрама, молибдена и селена являются наиболее активно изучаемым классом двумерных материалов. Их привлекательность для ученых обусловлена уникальными электромагнитными свойствами, например при взаимодействии со светом, возникающими из-за особенностей молекулярного строения.
Максим Пауков, сотрудник лаборатории контролируемых оптических наноструктур МФТИ, поясняет: «Тонкие пленки из полупроводниковых материалов являются привлекательными для производства солнечных панелей и довольно активно изучаются. Однако динамика электронных возбуждений на наномасштабах в дисульфиде вольфрама WS2 исследовалась редко. В своей работе мы рассмотрели динамику для нанотрубок WS2, используя комплексный подход и комбинацию аналитических методов».
Синтезированные нанотрубки обработали в специальном растворе и нанесли на кварцевые и кремниевые пластины. Часть образцов была легирована соединением золота. Структурные свойства и распределение нанотрубок по размерам изучали с помощью системы просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения.
Затем были проведены исследования с использованием фемтосекундного лазера и спектроскопических методов, в результате которых была изучена динамика носителей зарядов с учетом различных дефектов в материале. Также ученые провели исследование взаимодействия со светом в видимом спектре, что проявило особые электромагнитные свойства, такие как фотолюминесценция.
Мария Бурданова, старший научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ, рассказывает: «Наше исследование дало совершенно новую информацию о динамике как экситонов, так и свободных носителей заряда в трубках. Благодаря проведенному комплексному исследованию мы получили ценную информацию о процессах, возникающих в нанотрубках WS2 при фотовозбуждении, которая может быть применима при создании оптоэлектронных устройств».
Результаты этого исследования могут быть применимы при создании оптоэлектронных устройств, например солнечных панелей, фотореле и оптотранзисторов.
Исследование проведено учеными из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Института спектроскопии РАН, Центра нанонаук и нанотенологий г. Дели в Индии, Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН, Сколтеха и Института физики твердого тела РАН.
2
