Jako struktura podtrzymująca w bliskim kontakcie z dwuwymiarowymi (2D) materiałami, efekt domieszkowania bliskości podłoża może znacznie modulować właściwości optyczne materiałów 2D. Dlatego badanie leżących u podstaw mechanizmów regulacji podłoża stanowi kluczowe podejście do dostosowanego projektowania o wysokiej wydajności urządzeń optoelektronicznych.
Niedawno zespół badawczy prowadzony przez prof. Wanga Jun z Szanghaju Instytutu Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, poczynił postępy w badaniu zachowań dynamicznych optycznych i nośnych materiałów 2D regulowanych przez podłoże. Powiązane ustalenia zostały opublikowane w recenzjach Laser & Photonics w ramach dopracowania bliskości bliskości w monowarstwowym MOS2: Multimodalne wgląd w modulację optyczną i dynamikę ultraszybką nośnika.
Stosując techniki takie jak fotoluminescencja, spektroskopia ramanowska i spektroskopia absorpcyjna, naukowcy potwierdzili, że efekt domieszkowania bliskości prowadzi do znacznych różnic w zachowaniu optycznym MOS₂ przeniesionego na mikę, szeptę, FTO i ITO. Charakterystyka fluorescencji zmieniła się z dominowania przez tradycyjne ekscytonie na dominowanie przez ujemnie naładowane ekscytonie. Tymczasem, łącząc przejściową spektroskopię absorpcyjną z mikroskopią obrazowania w życiu fluorescencyjnym, badanie wykazało, że efekt domieszkowania bliskości bezpośrednio reguluje generowanie nośnika i dynamikę rekombinacji w MOS₂. Wyniki wykazały, że MOS₂ na podłożach ITO wykazywał znacznie skrócony przewoźnik i czas życia fluorescencji. Jest to przypisywane zwiększonym prawdopodobieństwu obciążeń związanych z wadą w miarę wzrostu gęstości nośnika, przy czym uwięzione przewoźnicy utrzymują swój stan przez dłuższy czas, zmniejszając ich wkład w transport ładunków i zwiększając prawdopodobieństwo rekombinacji, skracając w ten sposób okres życia przewoźnika. Ponadto naukowcy opracowali model teoretyczny oparty na obliczonej gęstości nośnej i równań szybkości. Model ten wykazał doskonałą zgodność z danymi eksperymentalnymi, zapewniając teoretyczne poparcie dla mechanizmu regulacyjnego.
Badanie to ujawnia mechanizm regulacyjny podłoża na właściwości optoelektroniczne materiałów 2D, otwierając nowe ścieżki do projektowania i optymalizację wysokowydajnych urządzeń optoelektronicznych opartych na materiałach 2D.