Greatly Enhanced Optical Absorption of a Defective MoS2 Monolayer through Oxygen Passivation

钝化 材料科学 二硫化钼 单层 激子 光电子学 光致发光 吸收(声学) 吸光度 光化学 吸收光谱法 纳米技术 光学 化学 图层(电子) 凝聚态物理 物理 复合材料 冶金
作者
Huabing Shu,Yunhai Li,Xianghong Niu,Jinlan Wang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:8 (20): 13150-13156 被引量:63
标识
DOI:10.1021/acsami.6b03242
摘要

Structural defects in the molybdenum disulfide (MoS2) monolayer are widely reported and greatly degrade the transport and photoluminescence. However, how they influence the optical absorption properties remains unclear. In this work, by employing many-body perturbation theory calculations, we investigate the influence of sulfur vacancies (SVs), the main type of intrinsic defects in the MoS2 monolayer, on the optical absorption and exciton effect. Our calculations reveal that the presence of SVs creates localized midgap states in the bandgap, which results in a dramatic red-shift of the absorption peak and stronger absorbance in the visible light and near-infrared region. Nevertheless, the SVs can be finely repaired by oxygen passivation and are beneficial to the formation of the stable localized excitons, which greatly enhance the optical absorption in the spectral range. The defect-mediated/-engineered absorption mechanism is well understood, which offers insightful guides for improving the performance of two-dimensional dichalcogenide-based optoelectronic devices.

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