Ib pawg kws tshawb fawb Asmeskas tau tshawb pom tias LED cov khoom siv hluav taws xob uas tau khoov me ntsis rau qhov tuab tuab tuaj yeem tso tawm lub teeb nrog kev ua haujlwm tau ze txog 100% thiab zam kev poob qis hauv kev ua haujlwm raws li qhov ci ci nce-uas feem ntau ua rau cov LEDs no.
Los ntawm cov xov tooj ntse mus rau lub teeb pom kev siv hluav taws xob qis, lub teeb pom kev tawm (LEDs) tau hloov lub ntiaj teb ntau zaus. Tab sis qhov ua tau zoo ntawm LEDs zoo li yuav qis dua li qhov ci ci nce ntxiv-teeb meem uas tshwj xeeb tshaj yog teeb meem rau cov khoom siv tshiab thiab nthuav ob-seem semiconductor, qhov hu ua hloov hlau dihalides (TMDs). Qhov ua tau zoo tseem ceeb ntawm cov khoom siv atomically nyias ntawm qhov ci ntsa iab cuam tshuam lawv daim ntawv thov hauv kev siv.
Tam sim no, cov kws tshawb fawb ntawm University of California, Berkeley thiab Lawrence Berkeley National Laboratory tej zaum yuav pom txoj hauv kev yooj yim heev kom hla dhau qhov teeb meem kev ua tau zoo uas cov LEDs no nquag ntsib.
Pab pawg tau ua pov thawj tias siv lub tshuab ua haujlwm tsawg dua 1% ntawm TMD tuaj yeem hloov cov qauv hluav taws xob ntawm cov khoom siv, thiab txawm tias nyob rau qib siab ci ci, nws txaus kom ua tiav ze li 100% kev ua haujlwm lub teeb pom kev zoo (piv txwv li photoluminescence quantum tawm los) . Pab pawg tshawb fawb ntseeg tias qhov txiaj ntsig no tuaj yeem pab tsim lub cim tshiab ntawm cov cuab yeej LED kom tsis txhob muaj kev cuam tshuam los ntawm kev ci ntsa iab.
Hauv txhua qhov organic thiab qee qhov inorganic LEDs, qhov poob qis hauv kev ua haujlwm siab yog hauv paus hauv qhov tshwm sim hu ua exciton-exciton annihilation (EEA).
Thaum lub zog siv hluav taws xob zoo li hluav taws xob tam sim no lossis lub teeb ci laser ua rau lub tshuab hluav taws xob ib ntus, nws ncaws tawm qhov tsis zoo ntawm cov hluav taws xob los ntawm cov qhab nia zoo ntawm cov khoom siv hluav taws xob mus rau hauv pab pawg sib txuas, tawm hauv qhov zoo them hluav taws xob.
Hauv cov khoom siv hluav taws xob nrog cov cuab yeej raug, cov tshuab hluav taws xob-qhov tseem tseem muaj nyob hauv daim ntawv ntawm nruab nrab quasi-hais hu ua excitons. Cov hluav taws xob tom ntej rov ua dua tshiab ntawm cov tshuab hluav taws xob thiab qhov hauv qhov excitons ua rau pom qhov tso tawm ntawm photons, yog li ua kom pom pom lub teeb tawm los ntawm LED.
Ntawm qhov tsis txaus exciton, yuav luag txhua qhov kev txaus siab muaj qhov chaw txaus rau hluav taws xob rov ua dua tshiab, thiab cov txiaj ntsig quantum ntawm TMD LED nyob ze rau 100%. Txawm li cas los xij, raws li qhov ci ci ntawm LED nce thiab qhov ntom ntawm excitons nce, cov excitons pib sib tsoo thiab tshem tawm ib leeg, ua rau tsis muaj hluav taws xob ua kom pom kev zoo, lossis EEA, ploj mus nyob rau hauv cov cua sov. Cov txiaj ntsig: Cov txiaj ntsig photoluminescence ntawm cov khoom siv ultra-thin no txo qis vim qhov ci ntsa iab nce.
Tus naj npawb ntawm EEA uas tsis yog hluav taws xob feem ntau yog nyob ntawm cov ntsiab lus ntawm cov khoom siv hluav taws xob semiconductor. Pab pawg tshawb fawb Berkeley pom tias, tshwj xeeb tshaj yog rau TMD semiconductors, tus naj npawb ntawm EEAs tau txhim kho los ntawm van Hove singularity.
Van Hove singularity yog qhov sib txawv me ntsis hauv cov qauv kev tsim hluav taws xob ntawm cov khoom siv hluav taws xob, uas ua rau kom muaj qhov ntom ntom ntawm cov xeev (cov naj npawb ntawm cov xeev muaj peev xwm uas tuaj yeem nyob tau) ntawm lub sijhawm ntawd.
Txhawm rau daws EEA qhov teeb meem nyob rau hauv qhov siab exciton ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom, Berkeley cov kws tshawb fawb tshawb fawb txoj hauv kev los kho cov txheej txheem zog ntawm TMD cov ntaub ntawv. Lawv pom tias siv cov kev tsis sib xws-ua kom ncab cov khoom me ntsis-ua haujlwm zoo.
Hauv lawv qhov kev sim, pab pawg teeb tsa ntau yam sib txawv TMDs, suav nrog ib txheej WS2, WSe2, thiab MoS2. Ntawm cov yas hloov tau yooj yim, txheej hexagonal boron nitride txheej (ua lub qhov rooj thaiv qhov rooj) thiab txheej graphene (ua lub qhov rooj) tau ntxiv. hluav taws xob). Tom qab ntawd, cov kws tshawb fawb tau siv qhov ntsuas qhov tsis txaus ntseeg ntawm lub cuab yeej, zoo siab cov khoom siv nrog lub teeb nqaj laser los tsim cov excitons, thiab ntsuas cov duab photoluminescence quantum tawm los ntawm cov khoom raws li lub zog siv laser (thiab qhov ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom) nce ntxiv.
Pab pawg tau pom tias rau TMD tsis muaj kev txwv, raws li qhov xav tau, cov txiaj ntsig quantum poob qis raws li qhov ua kom muaj zog nce ntxiv. Txawm li cas los xij, khoov me ntsis ntawm cov khoom hloov pauv tau yooj yim thiab siv lub zog tensile ntawm 0.2% rau TMD yuav ua rau muaj kev txo qis tseem ceeb hauv qhov yob tawm. Thaum lub zog tensile 0.4%, tsis muaj kev ua haujlwm tau zoo poob qis hauv qhov ci ci, thiab cov khoom tuaj yeem tswj tau ze li 100% photoluminescence quantum tawm los tsis hais qhov exciton ntom.
Pab pawg tshuaj ntsuam xyuas pom tias qhov cuam tshuam ntawm kev nruj ntawm cov txiaj ntsig quantum cuam tshuam nrog kev muaj nyob ntawm&"; eeb ntsiab lus &"; hauv cov khoom siv hluav taws xob hluav taws xob hluav taws xob-zoo ib yam li cov roob hauv nws lub zog toj roob hauv pes. Hauv cov ntaub ntawv tsis muaj kev txwv, lub hauv paus ntsiab lus, uas yog, thaj av ntawm Van Hove qhov tshwj xeeb, nyob ze rau qhov muaj txiaj ntsig zoo ntawm kev tsim tawm exciton-ua kom muaj kev puas tsuaj, yog li txhim kho qib ntawm exciton kev puas tsuaj. Me ntsis khoov cov khoom tuaj yeem hloov kho cov qauv txheej txheem thiab ua kom txav lub hauv paus taw tes kom lub van Hove qhov tsis zoo tsis ua rau muaj kev puas tsuaj ntau. Qhov no, nyeg, tso cai rau ntau dua qhov hluav taws xob rov ua dua tshiab thiab ua rau cov txiaj ntsig quantum ntawm photoluminescence.
Txawm hais tias feem ntau ntawm pab pawg cov kev sim cuam tshuam nrog cov tshuab ua haujlwm ntawm ntau yam ob-seem cov ntaub ntawv, cov kws tshawb fawb tseem tuaj yeem ua pov thawj qhov txiaj ntsig zoo ntawm kev lim tawm ntawm cov txiaj ntsig quantum ntawm thaj tsam loj (centimeter-qib) WS2 nplooj ntawv. Loj hlob los ntawm cov txheej txheem txheej txheej txheej txheej tshuaj lom. Cov kws tshawb fawb ntseeg tias qhov kev tshawb pom ntxiv no cuam tshuam rau kev cia siab ntawm lub cim tshiab ntawm LEDs uas tsis cuam tshuam los ntawm kev ua haujlwm poob qis ntawm qhov ci ci.
