由單層原子組成的二維材料正在徹底改變電子學(xué)和光電子學(xué)領(lǐng)域。它們具有獨(dú)特的光學(xué)特性，而笨重的同類產(chǎn)品則不具備，從而刺激了功能強(qiáng)大的能源設(shè)備(例如，光纖或太陽(yáng)能電池)的產(chǎn)生。有趣的是，不同的二維材料可以以“異質(zhì)結(jié)”結(jié)構(gòu)堆疊在一起，以產(chǎn)生光感應(yīng)電流(或光電流)。為了以最佳方式做到這一點(diǎn)，重要的是找到帶電粒子(稱為電子和空穴)及其產(chǎn)生的能量的正確平衡。

雖然化學(xué)處理材料的表面(“化學(xué)摻雜”)可以在一定程度上有所幫助，但該技術(shù)在二維材料中并不是十分有效。另一種解決方案是通過(guò)以精確方式調(diào)節(jié)電壓來(lái)控制電荷特性，該技術(shù)稱為“靜電摻雜”。但是，該技術(shù)需要進(jìn)一步探索。

在韓國(guó)《大科學(xué)》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，由韓國(guó)大邱慶北科技學(xué)院的一組研究人員著手進(jìn)行這項(xiàng)工作。為此，他們構(gòu)建了一個(gè)多功能器件，稱為光電晶體管，該器件由2-D異質(zhì)結(jié)組成。他們?cè)O(shè)計(jì)的主要策略是將靜電摻雜選擇性地應(yīng)用于特定層。

Lee教授進(jìn)一步解釋了他們模型的設(shè)計(jì)，“我們制造了具有側(cè)面p-WSe 2 / n-WS 2 / n-MoS 2結(jié)構(gòu)的多功能2D異質(zhì)結(jié)光電晶體管，以識(shí)別異質(zhì)結(jié)中如何產(chǎn)生光電流和噪聲。通過(guò)控制其中一層(n-WS 2)的靜電條件，我們能夠控制帶到另外兩層的電荷。” 研究人員可以控制電荷平衡，這使他們能夠觀察到光電流的起源。以及使用光電流映射系統(tǒng)的無(wú)用噪聲電流。他們還可以研究與他們?cè)O(shè)定的條件有關(guān)的費(fèi)用。但是最有趣的部分是，當(dāng)電荷濃度最佳時(shí)，異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)顯示出更快，更高的光響應(yīng)性以及更高的光檢測(cè)率!

這些發(fā)現(xiàn)揭示了異質(zhì)結(jié)中電荷平衡的重要性，這有可能為先進(jìn)的光電器件鋪平道路。Lee教授總結(jié)說(shuō)：“我們的研究表明，即使層狀結(jié)構(gòu)的活性材料的電荷密度不完全匹配，仍然可以通過(guò)通過(guò)柵極電壓調(diào)整電荷平衡來(lái)創(chuàng)建具有出色特性的光電器件。”