Bandgap tuning of two-dimensional materials by sphere diameter engineering

材料科学 球体 各向同性 曲率 带隙 航程(航空) 光学 光电子学 复合材料 物理 几何学 天文 数学
作者
Mengqi Zeng,Jinxin Liu,Lu Zhou,Rafael G. Mendes,Yongqi Dong,Min-Ye Zhang,Zhi-Hao Cui,Zhonghou Cai,Zhan Zhang,Da‐Ming Zhu,Tieying Yang,Xiaolong Li,Jianqiang Wang,Liang Zhao,Guoxian Chen,Hong Jiang,Mark H. Rümmeli,Hua Zhou,Lei Fu
出处
期刊:Nature Materials [Springer Nature]
卷期号:19 (5): 528-533 被引量:81
标识
DOI:10.1038/s41563-020-0622-y
摘要

Developing a precise and reproducible bandgap tuning method that enables tailored design of materials is of crucial importance for optoelectronic devices. Towards this end, we report a sphere diameter engineering (SDE) technique to manipulate the bandgap of two-dimensional (2D) materials. A one-to-one correspondence with an ideal linear working curve is established between the bandgap of MoS2 and the sphere diameter in a continuous range as large as 360 meV. Fully uniform bandgap tuning of all the as-grown MoS2 crystals is realized due to the isotropic characteristic of the sphere. More intriguingly, both a decrease and an increase of the bandgap can be achieved by constructing a positive or negative curvature. By fusing individual spheres in the melted state, post-synthesis bandgap adjustment of the supported 2D materials can be realized. This SDE technique, showing good precision, uniformity and reproducibility with high efficiency, may further accelerate the potential applications of 2D materials. The bandgap of 2D molybdenum disulfide can be tuned uniformly, reproducibly and precisely over a large range by using a glass sphere support and changing the diameter of the spheres.
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