Nano Lett.:QUT利用原位TEM揭示二維材料的光-力學(xué)性能
二維納米材料展現(xiàn)出多種力電和光電性能,有望被應(yīng)用到應(yīng)變傳感器件,柔性儲(chǔ)能器件,柔性二極管,晶體管,探測(cè)器和診斷器件中。在過(guò)去的研究中,大家更多的是將作用力加載到垂直于二維材料原子面的方向上,研究柔性器件的變化。然而,當(dāng)加載軸平行于原子平面時(shí),載荷對(duì)層狀納米材料光學(xué)和光-力學(xué)性能的影響尚未得到研究。QUT (澳大利亞昆士蘭科技大學(xué))Zhang Chao等人利用集成了光學(xué)模塊的掃描探針電學(xué)樣品桿原位研究了直接帶隙半導(dǎo)體材料-MoSe2。他們用探針接觸樣品并給樣品施加特定方向的力學(xué)載荷,觀察樣品的光電流-暗電流比。此外,結(jié)合高分辨像,電子衍射對(duì)實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象做了系統(tǒng)分析,實(shí)驗(yàn)中他們主要對(duì)比研究了MoSe2納米片在不同變形條件:垂直于二維原子面的彎曲變形(Bending deformation)和平行于二維原子面的邊緣變形(Edging deformation)作用下樣品的光電流特征及光電流光譜學(xué)變化。
研究發(fā)現(xiàn):彎曲變形實(shí)驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致光電流的穩(wěn)定微小增加,而刃形變形作用傾向于誘導(dǎo)不穩(wěn)定的非系統(tǒng)性的光電流變化,但是會(huì)導(dǎo)致光電流光譜的紅移。隨后他們結(jié)合理論計(jì)算對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)彎曲變形會(huì)導(dǎo)致帶隙變窄,樣品從直接帶隙到間接帶隙的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象越來(lái)越明顯。研究成果以O(shè)ptomechanical Properties of MoSe2 Nanosheets as Revealed by In Situ Transmission Electron Microscopy為題目發(fā)表在《Nano Letters》上,昆士蘭科技大學(xué)ZhangChao為第一作者,兼通訊作者,Dmitri V. Golberg為共同通訊作者。
原位鏈接:pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c03796
圖 本項(xiàng)研究中利用澤攸科技(ZepTools)的PicoFemto®系列原位TEM光電力樣品桿搭建了原位測(cè)試環(huán)境。
(a)光電流和光電流光譜學(xué)測(cè)試裝置,(b-c)實(shí)驗(yàn)中樣品的變形方法示意圖作者分別定義為“Bending deformation”和“Edging deformation”
(a-c)實(shí)驗(yàn)中MoSe2原始,彎曲變形,載荷卸載之后的TEM照片及衍射數(shù)據(jù),(d-e)彎曲和非彎曲狀態(tài)樣品I-V曲線及光電響應(yīng)數(shù)據(jù)。(f)彎曲壓縮時(shí)樣品整個(gè)晶體性保存較好。
(a-b)圖展示的是“Edging deformation”時(shí)候樣品的TEM照片,c圖顯示“Edging deformation”時(shí)衍射斑點(diǎn)劈裂。(d-e)肖特基接觸下I-V曲線,以及光電響應(yīng)I-t曲線
(a)Bending deformation (b)Edging deformation
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