[發明專利]一種提高單層二維半導體發光亮度的方法

有效

• 申請號: 202010056849.6
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111262133B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 吳漢春;呂燕會
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01S5/327
• 分類號: H01S5/327;H01S5/04;H01S5/347
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

1.一種提高單層二維半導體發光亮度的方法，其特征在于：所述方法包括：

步驟1:制備表面具有凸起結構的三維硅基半導體；

步驟2：將單層二維半導體轉移到表面具有凸起結構的三維硅基半導體上，形成復合異質結構；單層二維半導體與三維硅基半導體耦合產生激子漏斗效應和激子注入效應，表面具有凸起結構的三維硅基半導體使單層二維半導體的能帶結構發生改變，形成激子漏斗效應，在單層二維半導體與三維硅基半導體接觸部位存在激子躍遷，為單層二維半導體注入額外的激子；

步驟3：用激光光源照射單層二維半導體；

步驟4：在單層二維半導體和表面具有凸起結構的三維硅基半導體之間施加柵極電壓，通過柵極電壓調節激子注入效率，形成的激子漏斗效應與層間激子躍遷共同產生影響，達到提高單層二維半導體發光亮度的目的；

所述單層二維半導體為單層WSe₂；

所述柵極電壓，是指施加在所述單層二維半導體和所述表面具有凸起結構的三維硅基半導體之間的電場，影響激子的注入和躍遷，從而影響單層二維半導體的發光。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述表面具有凸起結構的三維硅基半導體為皺紋結構，其波長，幅度，橫向蝕刻深度，摻雜濃度為可調參數；三維硅基半導體的凸起結構引起單層二維半導體的局部應變，導致能隙連續變化改變載流子的運動。

3.采用如權利要求1所述方法制備的具有高亮度、長期穩定性和芯片可集成性的量子光源，其特征在于：包括：單層二維半導體、表面具有凸起結構的三維硅基半導體、介電層、導電電極、導線以及激光光源；所述單層二維半導體置于表面具有凸起結構的三維硅基半導體上形成復合異質結構，用激光光源照射單層二維半導體，在單層二維半導體上覆蓋介電層，在介電層和表面具有凸起結構的三維硅基半導體上連接導線和導電電極，方便復合異質結構接入電子系統，通過施加柵極電壓進行調控。

4.如權利要求3所述的量子光源，其特征在于：所述單層二維半導體，是指在一個維度上處于納米尺度范圍的材料；所述單層二維半導體為單層WSe₂。

5.如權利要求3所述的量子光源，其特征在于：所述激光光源照射單層二維半導體，是指在光致發光的表征過程中，在整個結構上線掃描得到三維光致發光(PL)強度映射。

6.如權利要求3所述的量子光源，其特征在于：所述介電層，是指用來施加柵極電壓的絕緣層；所述介電層的制備方法為旋涂、蒸鍍或濺射。

7.如權利要求3所述的量子光源，其特征在于：所述導電電極的制備方法是通過光刻法形成模板后用鍍膜機鍍上一層金屬。

8.如權利要求3所述的量子光源，其特征在于：所述連接導線，是指具有能將復合異質結構接入電子系統的功能的部分，并非必須有導線，只要復合異質結構能夠接入電子系統即可。

9.如權利要求3所述的量子光源，其特征在于：所述電子系統，是指能夠在所述單層二維半導體和所述表面具有凸起結構的三維硅基半導體之間施加電壓的電子系統。