Au的金属颗粒对二硫化钼发光增强 - 物理学报.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 21 (2014) 217802 Au 的金属颗粒对二硫化钼发光增强 魏晓旭 程英 霍达 张宇涵 王军转 胡勇 施毅 1)(南京大学电子科学与工程学院, 南京 210093) 2)(南京大学材料科学与工程系, 南京 210093) ( 2014 年6 月5 日收到; 2014 年6 月26 日收到修改稿) 二硫化钼(MoS ) 是一种层状的二维过渡金属硫族化合物材料, 从块体到单层, 禁带由间接带隙变为直 接带隙, 由于通常机械剥落的单层MoS 是n 型掺杂的, 使得其发光效率仍然很低. 在本文中, 采用匀胶机旋 涂的方法将共振吸收峰在514 nm 附近的纳米金颗粒尽可能均匀的铺在单层、双层以及多层的MoS 样品表 面, 发现单层和双层样品的光致发光谱(PL 谱) 分别增强了约30 倍和2 倍同时伴随着峰位的蓝移, 而多层样 品的发光强度也略有增强. 拉曼特性揭示了纳米金颗粒对单层和双层MoS 样品产生了明显的p 型掺杂, 从 而增强了发光; 同时纳米金颗粒的表面等离子激元效应对激发光的天线作用也是增强MoS 的光致发光的 一个因素. 关键词: 二硫化钼, 光致发光, p 型掺杂, Au 纳米颗粒 PACS: 78.67.–n, 52.25.Tx, 78.40.Fy, 78.67.Bf DOI: 10.7498/aps.63.217802 过电场控制和化学掺杂, 使得单层MoS 趋于本征, 1 引 言 三激子发光为主变为单激子发光为主, 实现了发 光的增强1516 . 最近纳米金颗粒被发现可以对单 过渡金属硫化物材料因为其具有良好的光学、 层MoS 晶体管产生较为明显的p 型掺杂, 并且不 电学、催化、润滑等特性引起人们的广泛研究, 特别 会减弱其电学性质17 . 同时, 当入射光照射到纳 是二硫化钼(MoS ) 在光电探测器、电致发光器件 米金颗粒上, 会导致颗粒表面的电子集体共振, 产 以及高迁移率的场效应晶体管等方面具有广阔的 生局域表面等离子共振(localized surface plasmon 应用前景15 . MoS 晶体是一种禁带宽度为1.29 resonance, LSPR) 从而使得纳米金颗粒对激发光 eV 的间接带隙的半导体材料, 随着层数的减少, 它 18 的吸收增强, 有效地增强了MoS 的PL 谱强度 . 的禁带宽度逐渐变大并由间接带隙变为直接带隙, 本文合成了共振吸收峰在514 nm 附近的纳米 单层MoS 薄膜则是一种禁带宽度约为1.8 eV 的直 金颗粒, 并将其用匀胶机旋涂的方法尽可能均匀的 接带隙的半导体材料, MoS 的PL 谱的强度随着层 撒在样品表面, 进一步研究了纳米金颗粒分别对单 数的减少逐渐增强69 . MoS 晶体层与层之间是 层, 双层以及多层MoS 样品的PL 谱, 拉曼谱的影 10 由弱范德华力结合的 , 可以采用胶带机械剥落 响, 并且旋涂后的单层样品, PL 谱有了30 倍左右 的方式制备单层和多层样品. 刚剥落