Nano Lett.:QUT利用原位TEM揭示二維材料的光-力學(xué)性能

二維納米材料展現(xiàn)出多種力電和光電性能，有望被應(yīng)用到應(yīng)變傳感器件，柔性儲能器件，柔性二極管，晶體管，探測器和診斷器件中。在過去的研究中，大家更多的是將作用力加載到垂直于二維材料原子面的方向上，研究柔性器件的變化。然而，當(dāng)加載軸平行于原子平面時，載荷對層狀納米材料光學(xué)和光-力學(xué)性能的影響尚未得到研究。QUT (澳大利亞昆士蘭科技大學(xué))Zhang Chao等人利用集成了光學(xué)模塊的掃描探針電學(xué)樣品桿原位研究了直接帶隙半導(dǎo)體材料-MoSe2。他們用探針接觸樣品并給樣品施加特定方向的力學(xué)載荷，觀察樣品的光電流-暗電流比。此外，結(jié)合高分辨像，電子衍射對實驗中觀察到的現(xiàn)象做了系統(tǒng)分析，實驗中他們主要對比研究了MoSe2納米片在不同變形條件：垂直于二維原子面的彎曲變形（Bending deformation）和平行于二維原子面的邊緣變形(Edging deformation)作用下樣品的光電流特征及光電流光譜學(xué)變化。

研究發(fā)現(xiàn)：彎曲變形實驗會導(dǎo)致光電流的穩(wěn)定微小增加，而刃形變形作用傾向于誘導(dǎo)不穩(wěn)定的非系統(tǒng)性的光電流變化，但是會導(dǎo)致光電流光譜的紅移。隨后他們結(jié)合理論計算對實驗結(jié)果進(jìn)行了驗證，發(fā)現(xiàn)彎曲變形會導(dǎo)致帶隙變窄，樣品從直接帶隙到間接帶隙的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象越來越明顯。研究成果以O(shè)ptomechanical Properties of MoSe2 Nanosheets as Revealed by In Situ Transmission Electron Microscopy為題目發(fā)表在《Nano Letters》上，昆士蘭科技大學(xué)ZhangChao為第一作者，兼通訊作者，Dmitri V. Golberg為共同通訊作者。

原位鏈接：pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c03796

圖 本項研究中利用澤攸科技（ZepTools）的PicoFemto®系列原位TEM光電力樣品桿搭建了原位測試環(huán)境。

(a)光電流和光電流光譜學(xué)測試裝置，（b-c）實驗中樣品的變形方法示意圖作者分別定義為“Bending deformation"和“Edging deformation"

（a-c）實驗中MoSe2原始，彎曲變形，載荷卸載之后的TEM照片及衍射數(shù)據(jù)，（d-e）彎曲和非彎曲狀態(tài)樣品I-V曲線及光電響應(yīng)數(shù)據(jù)。（f）彎曲壓縮時樣品整個晶體性保存較好。

(a-b)圖展示的是“Edging deformation"時候樣品的TEM照片，c圖顯示“Edging deformation"時衍射斑點劈裂。（d-e）肖特基接觸下I-V曲線，以及光電響應(yīng)I-t曲線

（a）Bending deformation  (b)Edging deformation

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