日内瓦大学 不同2D发光材料结合处的艺术视图
信用:泽维尔拉维内特 寻找新的发光半导体材料对于开发各种电子器件至关重要
但是制造能发光的人造结构来满足我们的特殊需求是一个更有吸引力的提议
然而，半导体中的光发射仅在满足特定条件时发生
今天，瑞士日内瓦大学的研究人员与曼彻斯特大学合作，发现了一整类只有一个或几个原子厚度的二维材料
当结合在一起时，这些原子般薄的晶体能够形成发射所需颜色的可定制光的结构
这项发表在《自然材料》杂志上的研究标志着二维材料未来产业化的重要一步
能够发光的半导体材料用于电信、发光器件和医疗诊断等各种领域
当电子在半导体内部从较高的能级跃迁到较低的能级时，就会发生光发射
正是能量的不同决定了发射光的颜色
为了产生光，电子在跳跃前后的速度必须完全相同，这个条件取决于所考虑的特定半导体材料
只有一些半导体可以用于发光:例如，用于制造电脑的硅不能用于制造发光二极管
“我们问自己，二维材料是否可以用来制造发出所需颜色光的结构，”大学科学学院量子物质物理系教授阿尔贝托·莫尔珀戈解释道
二维材料是完美的晶体，像石墨烯一样，只有一个或几个原子厚
由于最近的技术进步，不同的二维材料可以相互堆叠，形成类似半导体的人工结构
这些“人造半导体”的优点是能级可以通过选择组成结构的材料的化学成分和厚度来控制
“这种人造半导体在两三年前才第一次被制造出来，”尼古拉斯·乌布里格解释道，他是由莫尔珀戈教授领导的研究小组的研究员
“当二维材料具有完全相同的结构，并且它们的晶体完美排列时，这种人造半导体可以发光
但是非常罕见
“这些条件非常严格，以至于几乎没有控制发射光的自由
学分:日内瓦大学 定制灯 “我们的目标是设法结合不同的二维材料来发光，同时不受任何限制，”莫尔珀戈教授继续说道
物理学家认为，如果他们能找到一种材料，在能级变化前后电子的速度为零，这将是一种理想的情况，它将总是满足发光的条件，而不管晶格的细节和它们的相对取向
大量已知的二维半导体在相关能级中具有零电子速度
由于这种化合物的多样性，许多不同的材料可以组合在一起，每种组合都是一种新的人造半导体，发出特定颜色的光
“一旦我们有了这个想法，就很容易找到实施它的材料，”曼彻斯特大学的弗拉基米尔·法尔科教授补充道
研究中使用的材料包括各种过渡金属二元化合物(如二硫化钼、二硫化钼和二硫化钨)和硫化铟
其他可能的材料已经被确定，并且将有助于扩大这些新的人造半导体发出的光的颜色范围
为大规模工业化量身定做的灯 “这些二维材料的最大优点是，由于对光的发射没有更多的先决条件，它们提供了新的策略来操纵我们认为合适的光，以及我们想要的能量和颜色，”Ubrig继续说
这意味着有可能在工业水平上设计未来的应用，因为发射的光很强，不再需要担心原子的排列
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