龍閏老師Nano Lett.論文介紹
量子相干利于MoS2/MoSe2范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)電荷分離
二維金屬硫族化合物(MX2, M=Mo, W; X= S, Se)由于其優(yōu)異的電子和光學(xué)性質(zhì)，在光催化及光伏領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用情景。為了實(shí)現(xiàn)高效的光電轉(zhuǎn)換，光激發(fā)的電子-空穴對(duì)必須分離為自由的電子和空穴。由于MX2中電子-空穴庫(kù)倫相互作用比電荷分離的驅(qū)動(dòng)力大，研究人員普遍認(rèn)為MX2及其異質(zhì)結(jié)的電荷分離效率低。然而，大量的實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)與之相反的現(xiàn)象，及在眾多MX2異質(zhì)結(jié)中觀測(cè)到層間超快電子和空穴轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)電子-空穴對(duì)的有效分離。但是促使MX2異質(zhì)結(jié)電荷有效分離的內(nèi)在物理原因一直存在爭(zhēng)論。
最近，化學(xué)學(xué)院龍閏及南加州大學(xué)的Prezhdo教授合作，利用含時(shí)密度泛函理論結(jié)合非絕熱動(dòng)力學(xué)計(jì)算，詳細(xì)研究了MoS2/MoSe2范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的關(guān)鍵電子態(tài)間的量子退相干時(shí)間、電荷密度分布和電子、空穴轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)，提出電子態(tài)之間的量子相干有利于施主-受主電荷離域化，促進(jìn)電荷分離。同時(shí)，研究指出了電子轉(zhuǎn)移比空穴轉(zhuǎn)移快的微觀原因。而該研究為理解二維金屬硫化物半導(dǎo)體材料的光誘導(dǎo)的非平衡態(tài)電子-空穴對(duì)有效分離提供了十分有價(jià)值的觀點(diǎn)。
Nano Lett. 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b05264
這一研究成果發(fā)表于《Nano Lett.》: Quantum Coherence Facilitates Efficient Charge Separation at a MoS2/MoSe2 van der Waals Junction。
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