襯底作為二維材料緊密接觸的支撐結(jié)構(gòu)，其鄰近摻雜效應(yīng)可顯著調(diào)控二維材料光學(xué)特性。因此，探討襯底調(diào)控的內(nèi)在機(jī)理，可為按需定制高性能光電器件提供關(guān)鍵手段。

　　近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員王俊團(tuán)隊(duì)在襯底調(diào)控二維材料光學(xué)與載流子動力學(xué)行為研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Proximity Doping in Monolayer MoS2: Multimodal Insights into Optical Modulation and Ultrafast Carrier Dynamic為題，發(fā)表在《激光與光子學(xué)評論》（Laser & Photonics Reviews）上。

　　研究人員利用光致發(fā)光、拉曼光譜及吸收光譜等技術(shù)證實(shí)，鄰近摻雜效應(yīng)使轉(zhuǎn)移在云母（Mica）、藍(lán)寶石、FTO及ITO襯底上的單層MoS?光學(xué)行為呈現(xiàn)顯著差異，且其熒光特性由傳統(tǒng)激子主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)電荷激子主導(dǎo)。同時(shí)，研究將瞬態(tài)吸收光譜與熒光壽命成像顯微鏡技術(shù)相結(jié)合，表明鄰近摻雜效應(yīng)直接調(diào)控MoS?中載流子生成與復(fù)合動力學(xué)過程。研究顯示，ITO襯底上的MoS?表現(xiàn)出顯著的載流子壽命和熒光壽命縮短，其原因在于隨著載流子密度增加，材料中的缺陷捕獲電荷可能性增加，且被捕獲的載流子能保持更長時(shí)間，減少它們對電荷傳輸貢獻(xiàn)并增加復(fù)合可能性，進(jìn)而使載流子壽命縮短。進(jìn)一步，研究人員基于計(jì)算得到的載流子密度，并結(jié)合速率方程建立了理論模型。該模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)高度吻合，為調(diào)控機(jī)制提供了理論支撐。

　　這一研究揭示了襯底對二維材料光電性質(zhì)的調(diào)控機(jī)理，為設(shè)計(jì)并優(yōu)化高性能二維材料光電器件開辟了新途徑。

單層MoS2在不同襯底上的熒光特性、熒光壽命成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果及瞬態(tài)吸收實(shí)驗(yàn)與模型結(jié)果