層狀二硫化鉬：可調諧的光學平臺

隨著石墨烯研究取得的巨大成功，其他的層狀材料，特別是具有一定帶隙的二維材料成為了納米功能材料研究領域的新熱點。二硫化鉬（MoS2）是最具代表性的具有帶隙的過渡金屬硫化物二維材料。單層二硫化鉬由三層原子層構成，上下兩層均為硫原子，中間層為金屬鉬原子，硫原子與鉬原子相互連接形成類似于石墨烯的六方晶格結構。特別的是，二硫化鉬體材料為間接帶隙（帶隙為1.3eV），而單層二硫化鉬為直接帶隙（帶隙為1.9eV），這種由間接帶隙向直接帶隙的轉變使單層二硫化鉬在可見光區域呈現極強的熒光輻射。這些獨特的性能使層狀二硫化鉬，特別是單層二硫化鉬在微納光電探測、新型發光器件、可飽和吸收體、光學傳感器等諸多領域都具有廣泛的應用前景。實現對其能帶結構和光譜特性的可控調諧，對層狀二硫化鉬的應用具有非常重要的實際意義。巨納集團低維材料在線商城91cailiao.cn，在國內為廣大客戶提供高質量二維晶體材料，其中就包括過渡金屬硫化物二維材料二硫化鉬MoS2。
基于近年來在層狀二硫化鉬的光譜特性、能帶調諧與光電應用方面所取得的突破性進展，山西大學激光光譜研究所的肖連團教授團隊系統總結了層狀二硫化鉬的晶體和能帶結構，以及通過層間堆積角度、拉伸應力、環境溫度、電學摻雜等物理手段實現對層狀二硫化鉬能帶結構和光譜特性的調諧，討論了準粒子在調諧中所起的作用，并對二硫化鉬在未來研究存在的挑戰和熱點工作進行了展望。該文章首先介紹了單層二硫化鉬的兩種晶體結構及其能帶特點，多層二硫化鉬的堆疊方式及其穩定性。進而介紹了2H型二硫化鉬中三種主要準粒子，即激子、三子（帶負電的激子）、缺陷束縛的中性激子，它們的形成原因、能帶結構、結合能以及對光譜形狀和強度的貢獻。隨后文章詳細綜述了可用于調諧層狀二硫化鉬能帶結構和光譜特性的方法，包括通過改變二硫化鉬的層數實現從間接帶隙到直接帶隙的轉變；通過改變雙層二硫化鉬的夾角來改變原子層之間的相互作用力；通過單軸和雙軸拉伸力改變原子之間的距離；通過改變材料所處溫度轉換輻射和非輻射通道；通過摻雜（化學摻雜、氣體吸附、缺陷摻雜、電學摻雜）改變層狀二硫化鉬與其表面物種的相互作用及電子轉移；通過改變基底或者異質結的成分改變層狀二硫化鉬與接觸面的相互作用；以及通過等離子體基元所帶來的表面增強效應實現對層狀二硫化鉬的調諧。文章同時介紹了性能可調諧的層狀二硫化鉬在光電器件方面的應用，包括高靈敏光電晶體管和光電探測器、寬帶的可飽和吸收體、微納的光發射器件以及在氣體和離子傳感上的應用。最后還對未來在大尺寸高質量層狀二硫化鉬的合成與轉移、層狀二硫化鉬在谷自旋電子器件和信息領域上的應用等研究方向和趨勢給出了工作展望。該文章對于深入了解二硫化鉬光電性能的調諧及其機理以及光電應用等方面將起到重要的指導意義。相關論文在線發表在Advanced Optical Materials（DOI: 10.1002/adom.201600323）上。

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