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二维闪烁异质结中的关联性:起源、表征与调控

李华  徐伟高  
【摘要】:在弱耦合的二维过渡族金属硫属化合物异质结中,间歇性的电荷转移导致了关联性荧光闪烁现象[1]。不同于量子点的电离影响荧光强度,闪烁的二维半导体异质结中,荧光强度与载流子的浓度息息相关。这种集体性的量子输运行为为新型光电器件的设计提供了灵感,比如,在光学逻辑器件中,正相关和负相关可以分别对应"是"和"非"两种逻辑关系;以及相关性的随机切换可以实现真随机数的产生。为了理解这种非平衡态系统中关联性荧光闪烁的机理,探索相关性符号的调控方法,我们研究了三组分系统中的相关性。根据荧光成像的灰度分析和时间分辨荧光光谱的结果,在二维半导体作为第三组分的异质结中,相关性由两组分时的负相关反转为三组分中的正相关(图1);而把异质结放在石墨烯上则可以实现正负相关信号随机出现。此外,在氧气气氛和乙醇溶剂环境中,分子的作用使基底参与了间歇性电荷转移,导致两组分的相关性由负相关变为正负相关随机切换。分别利用半导体,半金属(石墨烯)和绝缘体(SiO_2基底)作为第三组分,实现了动态荧光闪烁相关性符号的调控。利用不同种类物质中发光激子类型的差异,可以研究有机半导体和量子点为组分的异质结构,来探索相关性调控方法和二维异质结中荧光闪烁的机理。

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