界面工程实现Au@MoS2核壳异质结在等离激元学和光电子学领域卓越的热载流子输运动力学(英文)

作者：刘然; 朱翔宇; 刘盛洪; 欧阳德才; 马小茜; 夏芳芳; 余一梦; 张悍; 吴劲松; 刘世元; 梁文锡^*; 李渊^*; 翟天佑^*

来源：Science China-Materials, 2023, 66(10): 3931-3940.

贵金属和二维半导体构建的异质结为等离激元纳米结构产生的热载流子提供了独特的电荷传输路径,有望应用于各种等离激元和光电子器件.然而,传统异质结构的电荷转移速度和效率通常受限于有限的界面面积和不可避免的界面污染.本文中,具有原子级清洁和较大接触界面的新型Au@MoS2核壳异质结构能够实现超快和高效的热电子转移.飞秒瞬态吸收光谱研究表明,Au@MoS2中从金纳米颗粒到MoS2的热电子注入时间常数小于244 fs,而机械转移方法制备的Au/MoS2对照样品的热电子注入时间常数为493 fs,同时,电荷转移效率从Au/MoS2的3.33%提升至Au@MoS2的25.3%.开尔文探针力显微镜和离散偶极近似研究进一步证明了上述结果,明显改善的电荷转移归因于原子级清洁和完全封装的异质结界面.这项研究提供了贵金属-二维半导体异质结构内固有电荷转移的基本理解,从而展现了Au@MoS2这一新型异质结结构在等离激元和光电子器件中的应用前景.

• 单位
  华中科技大学; 武汉理工大学; 数字制造装备与技术国家重点实验室; 材料复合新技术国家重点实验室