TMDs最新Nature:二硫化鎢納米管中的增強型光伏效應

【引言】

傳統p-n結中的光伏效應通常涉及到從光誘導產生的電子-空穴對到其分離產生電流的過程。這類光伏效應對于環境中的能量采集至關重要，其效率經過長期的發展已經顯著提高并接近理論極限。在這樣的背景下，未來的研究將會聚焦不需要p-n結的體光伏效應（BPVE）。然而，目前BPVE因其效率過低而存在無法進一步實際應用的問題。因此，尋找合適的材料來提高BPVE的效率是必須克服的困難。

【成果簡介】

近期，大阪大學的Y. J. Zhang（通訊作者）等人報道了在二硫化鎢器件上發現BPVE。雖然有研究表明，在低維度窄帶隙的半導體上可以顯著提高BPVE效率，但是還未有文章深入研究過過渡金屬硫化物（TMDs）中的BPVE。在本項研究中，研究人員發現當改變晶體對稱性，即從二維單層轉變成具有極性的納米管時，BPVE能夠被顯著增強，相應地，相比起現有BPVE材料其光電流密度也會被放大一個數量級。根據文章介紹，這可能是第一次在塊體材料之外觀察到具有增強效應的BPVE。此外，由于BPVE的強度從單層（非極性非中心對稱結構）到納米管（極性非中心對稱結構）發生了至少一個數量級的變化，該研究認為對稱性的減少以及極性晶體結構可能是增強BPVE的關鍵因素。。2019年06月19日，相關成果以題為“Enhanced intrinsic photovoltaic effect in tungsten disulfide nanotubes”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1 TMD材料中的光伏響應

圖2 不同晶體對稱性的二硫化鎢器件中的光伏響應

圖3 二硫化鎢納米管中的光伏響應

圖4 多種材料的體光伏效應

文獻鏈接：Enhanced intrinsic photovoltaic effect in tungsten disulfide nanotubes（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-019-1303-3）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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