Excited Carrier Dynamics in Two-dimensional Materials

2020 ◽  
Vol 29 (9) ◽  
pp. 15-21
Author(s):  
Junhyeok BANG
Keyword(s):  
Optoelectronic Devices ◽  
Carrier Dynamics ◽  
Dynamic Processes ◽  
Two Dimensional ◽  
Bulk Materials ◽  
Carrier Multiplication ◽  
Excited Carrier ◽  
Two Dimensional Materials ◽  
Ultrafast Charge Transfer ◽  
Carrier Thermalization

When electrons in materials are excited, they undergo several dynamic processes such as carrier thermalization, transfer, and recombination. These fundamental excited state processes are crucial to understanding the microscopic principles at work in electronic and optoelectronic devices. This article introduces the excited carrier dynamics in a two-dimensional van der Waals material and reveals several interesting phenomena that do not occur in bulk materials. Particularly, the focus will be two dynamic processes: carrier multiplication and ultrafast charge transfer.

scholarly journals Dielectrophoretic assembly of liquid-phase-exfoliated TiS3 nanoribbons for photodetecting applications

2017 ◽  
Vol 53 (45) ◽  
pp. 6164-6167 ◽  
Author(s):  
R. Frisenda ◽  
E. Giovanelli ◽  
P. Mishra ◽  
P. Gant ◽  
E. Flores ◽  
...  
Keyword(s):  
Liquid Phase ◽  
Optoelectronic Devices ◽  
Two Dimensional ◽  
Two Dimensional Materials ◽  
Liquid Phase Exfoliation

Liquid-phase exfoliation produces colloidal two-dimensional materials that can be assembled by dielectrophoresis to fabricate optoelectronic devices.

scholarly journals Colloidal quantum wells for optoelectronic devices

2020 ◽  
Vol 8 (31) ◽  
pp. 10628-10640 ◽  
Author(s):  
Benjamin T. Diroll
Keyword(s):  
Quantum Wells ◽  
Optoelectronic Devices ◽  
Two Dimensional ◽  
Two Dimensional Materials ◽  
Solution Processable

Colloidal quantum wells, or nanoplatelets, are a promising class of solution-processable two-dimensional materials with properties well-suited for diverse optoelectronic devices.

Tailoring the structural and electronic properties of an SnSe2/MoS2 van der Waals heterostructure with an electric field and the insertion of a graphene sheet

2019 ◽  
Vol 21 (39) ◽  
pp. 22140-22148 ◽  
Author(s):  
Tuan V. Vu ◽  
Nguyen V. Hieu ◽  
Le T. P. Thao ◽  
Nguyen N. Hieu ◽  
Huynh V. Phuc ◽  
...  
Keyword(s):  
Electric Field ◽  
Electronic Properties ◽  
Graphene Sheet ◽  
2D Materials ◽  
Van Der Waals ◽  
Optoelectronic Devices ◽  
Two Dimensional ◽  
Van Der Waals Heterostructure ◽  
Two Dimensional Materials ◽  
Structural And Electronic Properties

van der Waals heterostructures by stacking different two-dimensional materials are being considered as potential materials for nanoelectronic and optoelectronic devices because they can show the most potential advantages of individual 2D materials.

scholarly journals Ab Initio Calculations of Ultrashort Carrier Dynamics in Two-Dimensional Materials: Valley Depolarization in Single-Layer WSe2

Nano Letters ◽  
2017 ◽  
Vol 17 (8) ◽  
pp. 4549-4555 ◽  
Author(s):  
Alejandro Molina-Sánchez ◽  
Davide Sangalli ◽  
Ludger Wirtz ◽  
Andrea Marini
Keyword(s):  
Ab Initio Calculations ◽  
Ab Initio ◽  
Single Layer ◽  
Carrier Dynamics ◽  
Two Dimensional ◽  
Two Dimensional Materials

scholarly journals Photo-Detectors Based on Two Dimensional Materials

2021 ◽  
Author(s):  
Mubashir A. Kharadi ◽  
Gul Faroz A. Malik ◽  
Farooq A. Khanday
Keyword(s):  
Transition Metal ◽  
2D Materials ◽  
Transition Metal Dichalcogenides ◽  
Optoelectronic Devices ◽  
Two Dimensional ◽  
Wide Range ◽  
Two Dimensional Materials ◽  
Photo Detectors ◽  
Metal Dichalcogenides ◽  
Application Specific

2D materials like transition metal dichalcogenides, black phosphorous, silicene, graphene are at the forefront of being the most potent 2D materials for optoelectronic applications because of their exceptional properties. Several application-specific photodetectors based on 2D materials have been designed and manufactured due to a wide range and layer-dependent bandgaps. Different 2D materials stacked together give rise to many surprising electronic and optoelectronic phenomena of the junctions based on 2D materials. This has resulted in a lot of popularity of 2D heterostructures as compared to the original 2D materials. This chapter presents the progress of optoelectronic devices (photodetectors) based on 2D materials and their heterostructures.

Functionalization of graphene and related two-dimensional materials with organic dyes

2019 ◽  
Author(s):  
Ρουμπέν Καντόν-Βιτόρια
Keyword(s):  
Carbon Dots ◽  
Organic Dyes ◽  
Two Dimensional ◽  
Bulk Materials ◽  
Two Dimensional Materials

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αφορά στη χημική τροποποίηση φύλλων γραφενίου καθώς και σχετικών δισδιάστατων αναλόγων του που βασίζονται στα διχαλκογενίδια μετάλλων μετάπτωσης MoS2 και WS2, με στόχο την παρασκευή υβριδικών υλικών για ενεργειακές εφαρμογές. Αναλυτικότερα, χρησιμοποιήθηκαν μέθοδοι τόσο ομοιοπολικής χημικής τροποποίησης όσο και τεχνικές υπερμοριακής χημείας για την πρόσδεση/αλληλεπίδραση οργανικών χρωμοφόρων μορίων στο πλέγμα του γραφενίου και των MoS2 και WS2.Πιο συγκεκριμένα, στο πρώτο μέρος της διατριβής επιτεύχθηκε η ομοιοπολική πρόσδεση (α) 4,4-διφθορο-4-βορανο-3α,4α,8-τριαζο-s-ινδακενίων (boron azadipyrromethenes – azaBDPs) σε αποφλοιωμένο γραφένιο το οποίο αρχικά είχε τροποποιηθεί κατάλληλα μέσω αντίδρασης με in-situ σχηματιζόμενα άρυλο-διαζωνιακά άλατα ώστε να φέρει ομάδες αλκυνίου, οι οποίες ακολούθως αντέδρασαν μέσω χημείας “click” με παράγωγα azaBDP που έφεραν ομάδες αζιδίου, και (β) κυανινών (cyanines) ακολουθώντας τη μεθοδολογία χημικής τροποποίησης με in-situ σχηματιζόμενα άρυλο-διαζωνιακά άλατα που είτε έφεραν εξ’αρχής τις κυανίνες ως μέρος της δομής τους, είτε χρησιμοποιήθηκαν για περαιτέρω σύζευξη με τις κυανίνες μέσω αντιδράσεων συμπύκνωσης πάνω στο πλέγμα του ήδη τροποποιημένου γραφενίου.Στο δεύτερο μέρος της διατριβής αναπτύχθηκε μεθοδολογία για τη χημική τροποποίηση των δισδιάστατων και φυλλόμορφων διχαλκογενιδίων μετάλλων μετάπτωσης MoS2 και WS2 η οποία ακολούθως εφαρμόσθηκε για την παρασκευή υβριδικών υλικών. Συγκεκριμένα, βρέθηκε ότι 1,2-διθειολάνια προσδένονται σε ατέλειες των Mo και W που οφείλονται σε κενές θέσεις S και βρίσκονται στις άκρες του πλέγματος των MoS2 και WS2. Οι εν λόγω ατέλειες σχηματίζονται κατά τη διαδικασία αποφλοίωσης των MoS2 και WS2 από τα αντίστοιχα υλικά βάσης (bulk materials) αναδεικνύοντας την ευκολία και ευχρηστία της μεθόδου. Παράλληλα, μελετήθηκε η σταθερότητα του διαλύτη Ν-μέθυλοπυρρολιδόνη που χρησιμοποιείται ευρέως σε μεθόδους υγρής αποφλοίωσης τόσο γραφενίου όσο και των MoS2 και WS2 και διερευνήθηκε η επίδραση και οι περιορισμοί του στο υλικά που παράγονται.Ακολούθως, παρασκευάσθηκαν υβριδικά υλικά βασισμένα σε MoS2 και WS2 που φέρουν ομοιοπολικά προσδεμένες χρωμοφόρες ομάδες (α) πυρενίου, (β) πορφυρίνης, (γ) φθαλοκυανίνης του ψευδαργύρου, και (δ) «τελειών» άνθρακα (carbon dots). Επιπρόσθετα, παρασκευάσθηκαν υβριδικά υλικά στα οποία τα διχαλκογενίδια των μετάλλων μετάπτωσης έχουν τροποποιηθεί έτσι ώστε να φέρουν αμμωνιακά άλατα. Στην συνέχεια, τα θετικά φορτία των αμμωνιακών αλάτων χρησιμοποιήθηκαν για την ηλεκτροστατική σύμπλεξη αρνητικά φορτισμένων χρωμοφόρων ομάδων (α) πορφυρίνης, (β) πολυθειοφαινείου, και (γ) «τελειών» άνθρακα προς σχηματισμό νέων υπερμοριακών υβριδικών υλικών. Επίσης, πραγματοποιήθηκε υπερμοριακή αλληλεπίδραση αποφλοιωμένου MoS2 και WS2 με πυρένιο μέσω ανάπτυξης πολλαπλών S-π δυνάμεων ανάμεσα στα δύο συστατικά του υβριδικού υλικού. Όλα τα υβριδικά υλικά χαρακτηρίστηκαν δομικά με συμπληρωματικές φασματοσκοπικές και θερμικές τεχνικές, ενώ μελετήθηκε η μορφολογία τους με ηλεκτρονιακή μικροσκοπία, επιβεβαιώνοντας την επιτυχή παρασκευή τους. Επιπλέον, μελετήθηκαν ενδελεχώς οι φωτοφυσικές, ηλεκτροχημικές και ηλεκτροκαταλυτικές ιδιότητες των νέων υβριδικών υλικών γραφενίου και MoS2 και WS2 αποκαλύπτωντας τη δυνατότητα εφαρμογής τους σε συστήματα μετατροπής και διατήρησης ενέργειας.

scholarly journals Near-Infrared Schottky Silicon Photodetectors Based on Two Dimensional Materials

2021 ◽  
Author(s):  
Teresa Crisci ◽  
Luigi Moretti ◽  
Mariano Gioffrè ◽  
Maurizio Casalino
Keyword(s):  
Near Infrared ◽  
2D Materials ◽  
Active Material ◽  
Optoelectronic Devices ◽  
Two Dimensional ◽  
Broadband Absorption ◽  
Two Dimensional Materials ◽  
High Carrier Mobility ◽  
Light Matter Interaction ◽  
Silicon Based

Since its discovery in 2004, graphene has attracted the interest of the scientific community due to its excellent properties of high carrier mobility, flexibility, strong light-matter interaction and broadband absorption. Despite of its weak light optical absorption and zero band gap, graphene has demonstrated impressive results as active material for optoelectronic devices. This success pushed towards the investigation of new two-dimensional (2D) materials to be employed in a next generation of optoelectronic devices with particular reference to the photodetectors. Indeed, most of 2D materials can be transferred on many substrates, including silicon, opening the path to the development of Schottky junctions to be used for the infrared detection. Although Schottky near-infrared silicon photodetectors based on metals are not a new concept in literature the employment of two-dimensional materials instead of metals is relatively new and it is leading to silicon-based photodetectors with unprecedented performance in the infrared regime. This chapter aims, first to elucidate the physical effect and the working principles of these devices, then to describe the main structures reported in literature, finally to discuss the most significant results obtained in recent years.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document