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二硫化鎢納米管中的增強型光伏效應

發布:laserpulse    |    2019-07-04 09:50    閱讀:205
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广东11选5开奖助手傳統p-n結中的光伏效應 - 其中p型材料(具有過多的空穴)鄰接n型材料(具有過量的電子) - 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。通過利用體光伏效應(BPVE)可以得到進一步的進展,其不需要p-n結并且僅在具有破壞的反演對稱性的晶體中發生。然而,由于BPVE在現有材料中的效率過低導致其發展受到阻礙。雖然具有較低維度和窄帶隙的半導體能夠有效提高效率。過渡金屬二硫化物(TMD)是典型的窄帶隙二維半導體,通過破壞其塊狀晶體中固有的反演對稱性能夠觀察到各種效應,但是還未有文章深入研究過過渡金屬硫化物(TMDs)中的BPVE。在這里,我們報告了基于二硫化鎢(TMD系列成員)裝置中BPVE的發現。我們發現降低晶體對稱性,即從二維單層轉變為具有極性的納米管 ,BPVE能夠被顯著增強。由此產生的光電流密度比其他BPVE材料大幾個數量級。我們的研究結果不僅突出了基于TMD的納米材料的潛力,而且更普遍地強調了降低晶體對稱性在提高太陽能轉換為電能效率方面的重要性。

a,WS2晶體結構的插圖,用于不同對稱的器件:雙層、單層和多壁納米管。雙層中的黑點標志著空間反演對稱的中心。單層中黃色平面橫截面上的黃色平面和黑色極分別表示鏡面和三重旋轉軸。b,比較三種不同的光電轉換機制。黑線和紅線分別表示在黑暗和照明下的典型I-V特性。灰色矩形表示產生的電功率。通常,光伏效應需要p型和n型材料之間的結;如果沒有結,則僅發生電導率的變化(沒有發電)。對于沒有反演對稱性的材料,BPVE可以在沒有結的情況下發生并產生電能。c,空心多壁WS2納米管的TEM圖像。白色標尺代表10nm。

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