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金剛石對頂砧高效壓縮超薄鎢鉬復合材料

發布時間:2021-06-11 08:31:38瀏覽次數:45

電子科技大學夏娟研究者利用可產生百萬大氣壓的金剛石對頂砧(DAC)裝置使只有原子級厚度的二硒化鎢(WSe2)和二硒化鉬(MoSe2)復合材料實現高效壓縮。該研究成果已以《二硒化鎢-二硒化鉬雙層異質結的層間強耦合及高壓調控研究》為題發表在Nature Physics上。
 
 
  金剛石壓砧由一對金剛石對頂砧和密封墊組成。其中,兩顆金剛石尖頂之間的極小墊片包裹著鉆石。當兩顆金剛石相向而行時,金剛石尖頂之間的空間會被急劇壓縮,進而會給樣品施加百萬個的大氣壓??臻g中除了樣品,還會充滿了硅油等液體傳壓介質。
 
  人類日常生活的壓強是 1 個大氣壓,海底一萬米的壓強大約是 1000 個大氣壓,而DAC裝置就能輕松實現 1000000個大氣壓的高壓。由此可見,DAC裝置擁有得天獨厚的優勢,是一個十分強大的實驗手段。
 
  研究者利用可產生百萬大氣壓的DAC裝置,讓比千分之一蟬翼厚度還要薄的鎢鉬復合材料貼合得更加緊密。
 
  總的來說,DAC高壓技術能使二維材料體系的體積產生30%以上的變化,進而能使材料體系更好地調控。
 
  另外,研究者還研究了WSe2-MoSe2異質結的層間激子發光、電子能帶結構等物理特性隨壓強變化的響應。
 
  研究表明,具有強層間耦合作用的WSe2-MoSe2異質結,可表現出極為優秀的光學、電學和光電特性,所以更適合應用于新型的光子器件、電子器件和光電器件上。
 
  在獲得層間強耦合二硒化鎢-二硒化鉬二維范德瓦爾斯異質結的基礎上,利用其層間距離可被外界壓強高效調控的特點,研究者采用DAC裝置順利實現了高壓下微觀結構和物理特性的原位調控。
 
  在實驗中,研究者還觀察到了這類二維異質結的層間激子行為,在一萬個大氣壓周圍發生的明顯變化。
 
  盡管該工作屬于基礎型物理研究,但也具備一定應用價值。無論是在高壓下開展基于新型敏感材料的物理特性研究,亦或是開發新型超高壓傳感器,都可以借鑒本次成果。

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