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Nano Lett.:昆士兰理工利用原位TEM揭示二维材料的光-力学性能

日期:2022-06-08

二维纳米材料展现出多种力电和光电性能,有望被应用到应变传感器件,柔性储能器件,柔性二极管,晶体管,探测器和诊断器件中。在过去的研究中,大家更多的是将作用力加载到垂直于二维材料原子面的方向上,研究柔性器件的变化。而,当加载轴平行于原子平面时,载荷对层状纳米材料光学和光-力学性能的影响尚未得到研究。Zhang Chao等人利用集成了光学模块的扫描探针电学样品杆原位研究了直接带隙半导体材料-MoSe2他们用探针接触样品并给样品施加特定方向的力学载荷,观察样品的光电流-暗电流比。此外,结合高分辨像,电子衍射对实验中观察到的现象做了系统分析,实验中他们主要对比研究了MoSe2纳米片在不同变形条件:垂直于二维原子面的弯曲变形(Bending deformation)和平行于二维原子面的边缘变形(Edging deformation)作用下样品的光电流特征及光电流光谱学变化。

      研究发现:弯曲变形实验会导致光电流的稳定微小增加,而刃形变形作用倾向于诱导不稳定的非系统性的光电流变化,但是会导致光电流光谱的红移。随后他们结合理论计算对实验结果进行了验证,发现弯曲变形会导致带隙变窄,样品从直接带隙到间接带隙的转变现象越来越明显。研究成果以Optomechanical Properties of MoSe2 Nanosheets as Revealed by In Situ Transmission Electron Microscopy为题目发表在《Nano Letters》上,昆士兰科技大学ZhangChao为第一作者,兼通讯作者,Dmitri V. Golberg为共同通讯作者。

原位链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c03796

光电力学样品杆实验

原位TEM光电力样品杆发表文章

图 本项研究中利用泽攸科技(ZepTools)的PicoFemto®系列原位TEM光电力样品杆搭建了原位测试环境。

原位TEM光电力样品杆搭建环境

(a)光电流和光电流光谱学测试装置,(b-c)实验中样品的变形方法示意图作者分别定义为“Bending deformation”和“Edging deformation”

原位TEM光电力样品杆数据图

(a-c)实验中MoSe2原始,弯曲变形,载荷卸载之后的TEM照片及衍射数据,(d-e)弯曲和非弯曲状态样品I-V曲线及光电响应数据。(f)弯曲压缩时样品整个晶体性保存较好。

原位TEM光电力样品杆实验数据

(a-b)图展示的是“Edging deformation”时候样品的TEM照片,c图显示“Edging deformation”时衍射斑点劈裂。(d-e)肖特基接触下I-V曲线,以及光电响应I-t曲线

原位TEM光电力样品杆实验曲线图

aBending deformation  (b)Edging deformation

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光电力学样品杆


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原位TEM光电力样品杆 样品杆应用

作者:泽攸科技