[據(jù)美國(guó)光電子網(wǎng)站2014年3月17日?qǐng)?bào)道] 奧地利維也納大學(xué)光子學(xué)研究所的一組研究人員利用晶體材料成功研制出了一種特殊類型的二極管，該材料只有幾個(gè)原子層厚。這種超薄晶體的性能為太陽(yáng)能電池、光電二極管和發(fā)光二極管開創(chuàng)了以前無法想象的可能性。此項(xiàng)工作已在3月份的《自然納米技術(shù)》中發(fā)表，為二維光電子技術(shù)的顯著進(jìn)展鋪平道路。

電子設(shè)備中使用的半導(dǎo)體通常是利用三維晶體研制的晶體硅制成的。這些晶體不僅彈性低、重量大，而且制造成本高。此外，其它的方法，如有機(jī)半導(dǎo)體和薄膜技術(shù)會(huì)使材料的質(zhì)量和耐久性都較差。二維光子晶體——晶體材料只有一個(gè)或幾個(gè)原子厚——提供了更好的成功幾率。它們可以經(jīng)濟(jì)靈活地實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，并可展現(xiàn)出晶體材料的所有優(yōu)點(diǎn)。奧地利團(tuán)隊(duì)成功地利用這種二維晶體研制出第一個(gè)PN結(jié)二極管，從而為光電子變革奠定了基礎(chǔ)。

Thomas Mueller教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)使用的原材料是鎢硒（WSe2），這種材料具有比石墨烯更優(yōu)異的特性，是目前知名的二維材料。Mueller解釋說，“鎢硒存在帶隙，電子需要一定的能量跨越到導(dǎo)帶上。石墨烯無法輕易提供許多電子元件的這個(gè)基本要求?！眻F(tuán)隊(duì)為開展進(jìn)一步的工作，首先要從三維晶體中機(jī)械“剝離”出厚度只有0.7納米、二維結(jié)構(gòu)的鎢硒?！拔覀冸S后使用復(fù)雜的程序檢測(cè)是否已成功得到二維晶體，因?yàn)橹挥羞@樣薄的材料才能展現(xiàn)所要求的特性，”Mueller指出。光譜分析、光學(xué)對(duì)比度測(cè)量和原子力顯微鏡證實(shí)該研究達(dá)到了預(yù)期效果。然后將單層鎢硒放置在兩個(gè)電機(jī)之間測(cè)量其電特性。這樣證實(shí)PN結(jié)二極管的功能：有可能注入正負(fù)電荷，電流只在一個(gè)方向上流動(dòng)。

“單層鎢硒晶體形式在理論上是PN結(jié)二極管的一個(gè)理想起始材料，但此前從未得到證實(shí)，我們現(xiàn)在做到了。我們測(cè)定了光電轉(zhuǎn)化的效率為0.5％，”Mueller補(bǔ)充道，世界上首次證實(shí)了二維晶體材料的光電特性。95％的高透明性意味著該材料可同時(shí)用于窗戶玻璃和太陽(yáng)能電池。還可將幾層這種超薄材料堆疊在一起將效率提高10％。該材料用作光電二極管的功能已被證實(shí)，其靈敏度高于石墨烯。該性能可通過電光轉(zhuǎn)換被進(jìn)一步增強(qiáng)。（工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所 薛力芳）