TMDs最新Nature:二硫化钨纳米管中的增强型光伏效应

【引言】

传统p-n结中的光伏效应通常涉及到从光诱导产生的电子-空穴对到其分离产生电流的过程。这类光伏效应对于环境中的能量采集至关重要，其效率经过长期的发展已经显著提高并接近理论极限。在这样的背景下，未来的研究将会聚焦不需要p-n结的体光伏效应（BPVE）。然而，目前BPVE因其效率过低而存在无法进一步实际应用的问题。因此，寻找合适的材料来提高BPVE的效率是必须克服的困难。

【成果简介】

近期，大阪大学的Y. J. Zhang（通讯作者）等人报道了在二硫化钨器件上发现BPVE。虽然有研究表明，在低维度窄带隙的半导体上可以显著提高BPVE效率，但是还未有文章深入研究过过渡金属硫化物（TMDs）中的BPVE。在本项研究中，研究人员发现当改变晶体对称性，即从二维单层转变成具有极性的纳米管时，BPVE能够被显著增强，相应地，相比起现有BPVE材料其光电流密度也会被放大一个数量级。根据文章介绍，这可能是第一次在块体材料之外观察到具有增强效应的BPVE。此外，由于BPVE的强度从单层（非极性非中心对称结构）到纳米管（极性非中心对称结构）发生了至少一个数量级的变化，该研究认为对称性的减少以及极性晶体结构可能是增强BPVE的关键因素。。2019年06月19日，相关成果以题为“Enhanced intrinsic photovoltaic effect in tungsten disulfide nanotubes”的文章在线发表在Nature上。

【图文导读】

图1 TMD材料中的光伏响应

图2 不同晶体对称性的二硫化钨器件中的光伏响应

图3 二硫化钨纳米管中的光伏响应

图4 多种材料的体光伏效应

文献链接：Enhanced intrinsic photovoltaic effect in tungsten disulfide nanotubes（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-019-1303-3）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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