一种激子传输器件的激子观察方法技术

本发明专利技术涉及一种激子传输器件的激子观察方法，包括：获取激子传输器件，激子传输器件包括二维半导体单层和与其连接的第一电极、第二电极；在室温下，通过对所述第一电极施加水平电场，同时使第二电极接地，以驱动所述二维半导体单层中的激子传输；通过光照实现对所述二维半导体单层的上表面进行全覆盖照射，以观察二维半导体单层中的激子发光亮暗变换，根据所述激子发光亮暗变换得到激子传输情况。本发明专利技术能够对二维材料激子器件中单层内的激子进行有效观察，基于观察到二维半导体单层内的激子情况，真正使激子传输器件在光电转换和片上信息传输领域具有广阔的应用前景。息传输领域具有广阔的应用前景。息传输领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种激子传输器件的激子观察方法


[0001]本专利技术涉及激子器件
，尤其是指一种激子传输器件的激子观察方法。

技术介绍

[0002]自2004年石墨烯问世以来，各类新型的层状二维材料不断涌现，并因其独特的结构、光学、电学、磁学性能而备受关注。以二维过渡金属硫族化合物为代表的二维半导体材料，具有室温稳定的层内激子(即由库仑互作用互相束缚着的电子
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空穴对)，从而在光电转换和片上信息传输领域具有广阔的应用前景。
[0003]为了促进层状二维材料激子器件的应用，人们致力于开发可电调控的激子器件。例如，通过栅极电压的施加，可以改变二维半导体单层的掺杂，从而引起激子发光强度的改变。但这种方法，调控的是整个单层的发光强度，并不能改变层内激子的分布，也就无法促进激子的片上传输。因此，为了实现电调控的激子传输，人们构筑了二维半导体异质结器件，其界面形成的层间激子具有垂直方向的偶极矩，在垂直电场作用下，层间激子的能量可发生改变。由此，在不同位置施加方向不同的垂直电场，将驱动层间激子从能量高的位置向能量低的位置流动，从而调控激子的传输。但是，绝大多数情况下，层间激子只能在低温条件下稳定存在，从而限制了层间激子传输器件的常温应用。同时，异质结器件的制备十分复杂，也为其应用带来了困难。
[0004]现有层状二维材料激子器件技术的缺点：(1)现有的室温电调控技术往往只能实现单层二维材料中激子整体发光强度的调控，不能调控激子传输；(2)现有的电调控层间激子传输技术通常只能在低温区间工作；(3)现有二维材料激子器件并未对单层内的激子进行有效观察，进而不能通过二维材料激子器件真正为光电转换和片上信息传输提供理论基础。
[0005]不仅如此，现有技术中除了层状二维材料激子器件本身具有缺陷，目前也未了解到对二维材料激子器件单层内激子分布进行有效观察的方法。对二维材料激子器件单层内激子分布的观察，可以有效判断电场作用下激子传输方向并量化激子传输效率，同时也可以帮助理解激子传输的物理原理，从而推动二维材料激子器件在光电转换和片上信息传输领域进一步地发展。由此可见，对二维材料激子器件中单层内的激子进行有效观察的重要性就变得不言而喻了。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中不能对二维材料激子器件中单层内的激子进行有效观察的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种激子传输器件的激子观察方法，包括：
[0008]获取激子传输器件，其中，所述激子传输器件包括二维半导体单层，所述二维半导体单层两侧布置有与自身连接的第一电极和第二电极；
[0009]在室温下，通过对所述第一电极施加水平电场，同时使第二电极接地，以驱动所述
二维半导体单层中的激子传输；
[0010]通过光照实现对所述二维半导体单层的上表面进行全覆盖照射，以观察二维半导体单层中的激子发光亮暗变换，根据所述激子发光亮暗变换得到激子传输情况。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，施加在所述第一电极上的水平电场为交流电压或电脉冲信号。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，当施加在所述第一电极上的水平电场为交流电压，且交流电压呈现负电压向正电压切换时，激子在二维半导体单层中向靠近第二电极的方向传输；
[0013]当施加在所述第一电极上的水平电场为交流电压，且交流电压呈现正电压向负电压切换时，激子在二维半导体单层中向靠近第一电极的方向传输。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，当施加在所述第一电极上的水平电场为交流电压，且交流电压呈现负电压向正电压切换时，二维半导体单层在靠近第一电极的激子发光亮度高于第二电极激子发光亮度；
[0015]当施加在所述第一电极上的水平电场为交流电压，且交流电压呈现正电压向负电压切换时，二维半导体单层在靠近第二电极的激子发光亮度高于第一电极激子发光亮度。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，当施加在所述第一电极上的水平电场为正电脉冲信号时，所述二维半导体单层内的激子呈现从第一电极向第二电极的方向传输；
[0017]当施加在所述第一电极上的水平电场为负电脉冲信号时，所述二维半导体单层内的激子呈现从第二电极向第一电极的方向传输。
[0018]当施加在所述第一电极上的水平电场为正电脉冲信号时，二维半导体单层中靠近第一电极的激子发光亮度高于靠近第二电极激子发光亮度；
[0019]当施加在所述第一电极上的水平电场为负电脉冲信号时，二维半导体单层中靠近第二电极的激子发光亮度高于靠近第一电极激子发光亮度。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述二维半导体单层中的激子发光状态包括亮态与暗态，若对所述第一电极施加的水平电场越大，则所述二维半导体单层中的激子发光状态的亮态强度与暗态强度差异越大。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，利用汞灯或激光光源实现对所述二维半导体单层的上表面进行全覆盖照射。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，所述二维半导体单层采用的材料为二硫化钨、二硒化钨、或二硫化钼中的任意一种。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述第一电极和第二电极均为金属电极，所述金属电极采用的材料为金、银、铂或铜中的任意一种。
[0024]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0025]本专利技术能够对激子传输器件中二维半导体单层内的激子进行有效观察，在电控条件下，通过对二维半导体单层的上表面进行全覆盖光照，能够观察二维半导体单层中的激子发光亮暗变换，并能根据激子发光亮暗变换得到激子传输情况；
[0026]本专利技术基于观察到二维半导体单层内的激子情况，真正使激子传输器件在光电转换和片上信息传输领域具有广阔的应用前景。
附图说明
[0027]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
[0028]图1是本专利技术实施例中激子传输器件结构俯视图；
[0029]图2是本专利技术实施例中对激子传输器件施加交流电压，在荧光显微镜下可观察到二维半导体单层的激子发光呈现出随电压方向改变的动态变化示意图；
[0030]图3(a)是本专利技术实施例中施加交流电压下，二维半导体单层的固定位置处(靠第一电极)的激子发光强度呈现出和交流电压同频率的亮暗变化示意图；
[0031]图3(b)是本专利技术关于图3(a)中亮态和暗态对应的激子发光光谱示意图；
[0032]图4(a)是本专利技术实施例中三种不同的交流电压大小下，二维半导体单层上的一个固定位置处(靠第一电极)的激子发光强度的周期性亮暗变化示意图；
[0033]图4(b)是本专利技术关于图4(a)中激子发光亮态和暗态强度随交流电压大小的变化示意图；
[0034]图5是本专利技术实施例中电调控激子发光的稳定性展示图；
[0035]图6(a)是本专利技术实施例中频率为100KHz的电脉冲信号；
[0036]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激子传输器件的激子观察方法，其特征在于，包括：获取激子传输器件，其中，所述激子传输器件包括二维半导体单层(3)，所述二维半导体单层(3)两侧布置有与自身连接的第一电极(1)和第二电极(2)；在室温下，通过对所述第一电极(1)施加水平电场，同时使第二电极(2)接地，以驱动所述二维半导体单层(3)中的激子传输；通过光照实现对所述二维半导体单层(3)的上表面进行全覆盖照射，以观察二维半导体单层(3)中的激子发光亮暗变换，根据所述激子发光亮暗变换得到激子传输情况。2.根据权利要求1所述的激子传输器件的激子观察方法，其特征在于：施加在所述第一电极(1)上的水平电场为交流电压或电脉冲信号。3.根据权利要求2所述的激子传输器件的激子观察方法，其特征在于：当施加在所述第一电极(1)上的水平电场为交流电压，且交流电压呈现负电压向正电压切换时，激子在二维半导体单层(3)中向靠近第二电极(2)的方向传输；当施加在所述第一电极(1)上的水平电场为交流电压，且交流电压呈现正电压向负电压切换时，激子在二维半导体单层(3)中向靠近第一电极(1)的方向传输。4.根据权利要求2所述的激子传输器件的激子观察方法，其特征在于：当施加在所述第一电极(1)上的水平电场为交流电压，且交流电压呈现负电压向正电压切换时，二维半导体单层(3)中靠近第一电极(1)的激子发光亮度高于靠近第二电极(2)激子发光亮度；当施加在所述第一电极(1)上的水平电场为交流电压，且交流电压呈现正电压向负电压切换时，二维半导体单层(3)中靠近第二电极(2)的激子发光亮度高于靠近第一电极(1)激子发光亮度。5.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：都薇，朱广朋，王涛，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：