Figuren visar en jämförelse av scanningstunnelmikroskopi (STM) -bilden av de observerade syreinterstitiella associerade punktdefekterna med den förutsagda bilden erhållen från beräkningar av densitetsfunktionell teori (DFT). Atomlägen anges (rött:syre, blå:volfram, grönt:selen). De fina egenskaperna hos de experimentella och simulerade STM -bilderna befanns överensstämma väl över en rad olika applicerade spänningar. Skanning av tunnelspektroskopi visade att det inte fanns några gapstater, överensstämmer med de teoretiska förutsägelserna. Upphovsman:ACS Nano
NUS-forskare har funnit att syreinterstitialerna i enskikts volframdiselenid (WSe 2 ) gör det möjligt att fungera som enstaka fotonemitter (SPE) för kvantoptiska applikationer.
Tvådimensionella (2-D) material med atomtunna bikakeliknande gitter upptäcktes nyligen experimentellt för användning som SPE. SPE avger ljus som enstaka partiklar eller fotoner en i taget och de spelar en viktig roll i kvantoptik och kvantinformationsbehandling. SPE utvecklades med hjälp av 2-D material som WSe 2 , ge flexibilitet för potentiell enhet och kretsintegration i en halvledartillverkningsmiljö. Dock, naturen hos dessa experimentellt upptäckta SPE i WSe 2 är inte klart och detta hindrar deras potentiella användning i kvantapplikationer.
Prof Su Ying QUEK från Institutionen för fysik, NUS och hennes forskargrupp har identifierat att de enstaka fotonutsläppen som kommer från de lokaliserade excitonstaterna i WSe 2 berodde på syreinterstitialerna som fanns i enkelskikts-2-D-materialet. Forskargruppen använde en kombination av teoretiska beräkningar och experimentella metoder för att komma fram till resultatet. Med bättre förståelse för ursprunget till enstaka fotonutsläpp, fynden kan hjälpa till att utveckla SPE:er som använder 2-D-material och förbättra deras utsläppsprestanda.
I deras forskningsarbete, laget lyckades inte hitta korrelationer mellan beräkning av densitetsfunktionella teori om inneboende punktdefekter i WSe 2 material med de experimentellt erhållna spektra från skanning av tunnelspektroskopi. De fokuserade sedan på de syrerelaterade punktdefekterna associerade med WSe 2 material. Dessa defekter kan enkelt införlivas i materialet under syntesprocessen eller genom passivisering i omgivningen. Genom en eliminationsprocess, de fann att defekter som är associerade med syreinterstitialer i gallret med största sannolikhet kommer att producera de lokaliserade excitontillstånden i de experimentellt observerade spektralpositionerna.
Prof Quek sa:"Detta arbete ger en detaljerad studie av punktdefekter i monoskikt WSe 2 och förutspådde naturen och energierna för excitoner vid dessa defektplatser. Att dechiffrera ursprunget för de enstaka fotonutsändarna kommer att vara användbart för utvecklingen av kvantemitterare som använder andra 2-D-material för kvantoptiska applikationer. "
