Near-unity photoluminescence quantum yield in MoS 2

光致发光 量子产额 单层 二硫化钼 材料科学 光电子学 产量(工程) 二极管 激光器 载流子寿命 量子效率 光化学 纳米技术 化学 光学 物理 冶金 荧光
作者
Matin Amani,Der‐Hsien Lien,Daisuke Kiriya,Jun Xiao,Angelica Azcatl,Ji-Young Noh,Surabhi R. Madhvapathy,Rafik Addou,Santosh KC,Madan Dubey,Kyeongjae Cho,Robert M. Wallace,Si‐Chen Lee,Jr‐Hau He,Joel W. Ager,Xiang Zhang,Eli Yablonovitch,Ali Javey
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:350 (6264): 1065-1068 被引量:1102
标识
DOI:10.1126/science.aad2114
摘要

Two-dimensional (2D) transition metal dichalcogenides have emerged as a promising material system for optoelectronic applications, but their primary figure of merit, the room-temperature photoluminescence quantum yield (QY), is extremely low. The prototypical 2D material molybdenum disulfide (MoS2) is reported to have a maximum QY of 0.6%, which indicates a considerable defect density. Here we report on an air-stable, solution-based chemical treatment by an organic superacid, which uniformly enhances the photoluminescence and minority carrier lifetime of MoS2 monolayers by more than two orders of magnitude. The treatment eliminates defect-mediated nonradiative recombination, thus resulting in a final QY of more than 95%, with a longest-observed lifetime of 10.8 ± 0.6 nanoseconds. Our ability to obtain optoelectronic monolayers with near-perfect properties opens the door for the development of highly efficient light-emitting diodes, lasers, and solar cells based on 2D materials.
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