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【產(chǎn)通社，7月25日訊】大連理工大學(xué)（Dalian University of Technology）官網(wǎng)消息，近年來，以二硫化錸（ReS2）和二硒化錸（ReSe2）為代表的錸系二維半導(dǎo)體受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，因?yàn)樗鼈兙哂歇?dú)特的面內(nèi)各向異性光電性質(zhì)，并在偏振光電探測器等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。如何通過更簡易、快速的光學(xué)手段識(shí)別錸系二維半導(dǎo)體晶軸取向，如何非破壞性地調(diào)控其光學(xué)各向異性行為，以及如何實(shí)現(xiàn)錸系二維半導(dǎo)體可控制備，對于未來基于各向異性范德華材料的偏振可編程光學(xué)和光電子器件的發(fā)展具有重要意義，但仍具有挑戰(zhàn)性。光儀學(xué)院李大衛(wèi)教授團(tuán)隊(duì)今年在錸系二維半導(dǎo)體研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果先后被納米科學(xué)領(lǐng)域知名期刊《美國化學(xué)學(xué)會(huì)納米雜志》（ACSNano）、應(yīng)用物理學(xué)領(lǐng)域著名期刊《應(yīng)用物理快報(bào)》（Applied Physics Letters）等刊發(fā)。
1T’-ReS2屬于三斜晶系，擁有兩個(gè)面內(nèi)晶體取向（a軸和b軸）和一個(gè)垂直晶體取向（c軸）。其中，b軸沿著Re鏈方向，而c軸具有兩個(gè)相反的極性狀態(tài)。研究表明，ReS2的光學(xué)性質(zhì)與其面內(nèi)/外晶軸取向密切相關(guān)。目前，光學(xué)方法中僅有偏振拉曼測量可同時(shí)判定面內(nèi)和面外晶軸取向，但是進(jìn)行偏振拉曼測量前，需謹(jǐn)慎選擇激發(fā)光源。此外，基于ReS2的光學(xué)各向異性行為調(diào)控已有一些手段可實(shí)現(xiàn)，包括應(yīng)變工程、離子轟擊和電子摻雜等。但是，這些方法會(huì)引起二維材料的不可逆晶格缺陷，非破壞性的光學(xué)各向異性調(diào)制尚未得到實(shí)現(xiàn)。
鑒于此，該團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種改進(jìn)的偏振光學(xué)成像方法，能夠同時(shí)識(shí)別單層到幾層ReS2的面內(nèi)晶軸取向和面外晶軸取向，同時(shí)提出了一種通過扭曲堆疊來調(diào)整ReS2光學(xué)各向異性的非破壞性方法。研究發(fā)現(xiàn)，通過平行偏振光學(xué)成像和近正交偏振光學(xué)成像分析，可以獨(dú)立判定單層到少層ReS2的面內(nèi)和面外晶體取向，線性電磁理論模擬很好地解釋了這一發(fā)現(xiàn)。此外，平行偏振成像可以輔助我們調(diào)節(jié)雙層ReS2的扭轉(zhuǎn)角�；诖耍ㄟ^扭轉(zhuǎn)堆疊具有相同或相反c軸的雙層ReS2，實(shí)現(xiàn)了從高度光學(xué)各向異性特性到全各向同性光學(xué)行為的巨大調(diào)控。結(jié)合電磁理論和薄膜干涉理論，該現(xiàn)象得到了完善的解釋。這種獨(dú)特的光學(xué)調(diào)控行為與層間耦合效應(yīng)無關(guān)，顯示出不同于其他扭曲光學(xué)現(xiàn)象如莫爾激子對層間耦合的需求。相關(guān)研究成果以“1T'相二硫化錸晶軸取向精準(zhǔn)判定及扭轉(zhuǎn)堆疊光學(xué)各向異性調(diào)控”（Precise Crystal Orientation Identification and Twist-Induced Giant Modulation of Optical Anisotropy in 1T'-ReS2)為題，發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會(huì)納米雜志》（ACS Nano）期刊（2024, 18, 13899. IF: 17.1），我校光儀學(xué)院博士生孔繁藝為第一作者。
另外，作為兩種錸系二維半導(dǎo)體，ReS2和ReSe2具有相同的晶體結(jié)構(gòu)，但在帶隙寬度、帶隙類型、導(dǎo)電類型等物性方面存在差異。雖然ReS2在可控制備和可調(diào)光電應(yīng)用方面已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，但關(guān)于ReSe2可控制備和應(yīng)用方面的報(bào)道仍較少。在ReS2和ReSe2制備方面，目前的方法均存在一定不足，例如機(jī)械剝離產(chǎn)率低、液相剝離產(chǎn)物缺陷多、CVT和PVD耗能高且要求真空、CVD不能保證前驅(qū)體充分利用。在應(yīng)用方面，目前所報(bào)道的ReSe2光探測器的開關(guān)比、響應(yīng)速度普遍偏低。
以上成果得到國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、教育部“春暉計(jì)劃”合作科研項(xiàng)目等多個(gè)項(xiàng)目的大力支持。查詢進(jìn)一步信息，請?jiān)L問官方網(wǎng)站 http://news.dlut.edu.cn/info/1024/98424.htm。（Robin Zhang，產(chǎn)通數(shù)造） （完）
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