Une équipe dirigée par des chercheurs de l'Université nationale de Singapour (NUS) a développé une méthode pour améliorer l'efficacité de la photoluminescence du diséléniure de tungstène, un semi-conducteur bidimensionnel, ouvrant la voie à l'application de ces semi-conducteurs dans des dispositifs optoélectroniques et photoniques avancés.

Le diséléniure de tungstène est un semi-conducteur monomoléculaire qui fait partie d'une classe émergente de matériaux appelés dichalcogénures de métaux de transition (TMDC), qui ont la capacité de convertir la lumière en électricité et vice versa, ce qui en fait des candidats potentiels forts pour les dispositifs optoélectroniques tels que les cellules solaires à couches minces, photodétecteurs circuits logiques flexibles et capteurs. Cependant, sa structure atomiquement mince réduit ses propriétés d'absorption et de photoluminescence, limitant ainsi ses applications pratiques.

En incorporant des monocouches de diséléniure de tungstène sur des substrats d'or avec des tranchées nanométriques, l'équipe de recherche, dirigé par le professeur Andrew Wee du département de physique de la faculté des sciences de la NUS, amélioré avec succès la photoluminescence du nanomatériau jusqu'à 20, 000 fois. Cette percée technologique crée de nouvelles opportunités d'application du diséléniure de tungstène en tant que nouveau matériau semi-conducteur pour des applications avancées.

Mme Wang Zhuo, un doctorant de la NUS Graduate School for Integrative Sciences and Engineering (NGS) et premier auteur de l'article, expliqué, "C'est le premier travail à démontrer l'utilisation de nanostructures plasmoniques d'or pour améliorer la photoluminescence du diséléniure de tungstène, et nous avons réussi à obtenir une amélioration sans précédent de l'efficacité d'absorption et d'émission de la lumière de ce nanomatériau."

Élaborant sur l'importance de la nouvelle méthode, Le professeur Wee a dit, "La clé de ce travail est la conception des modèles de nanoréseaux plasmoniques en or. Dans notre système, les résonances peuvent être réglées pour être adaptées à la longueur d'onde du laser de pompage en faisant varier le pas des structures. Ceci est essentiel pour le couplage des plasmons avec la lumière afin d'obtenir un confinement optimal du champ. »

La nouvelle recherche a été publiée pour la première fois en ligne dans la revue Communication Nature le 6 mai 2016.

L'étape suivante

La nouvelle méthode développée par l'équipe NUS, en collaboration avec des chercheurs de l'Université de technologie et de design de Singapour et de l'Imperial College, ouvre une nouvelle plate-forme pour étudier de nouvelles propriétés électriques et optiques dans le système hybride de l'or avec le diséléniure de tungstène. Avancer, l'équipe de recherche étudiera plus en détail l'efficacité du plasmon d'or latéral dans l'amélioration de la génération de deuxième harmonique et de l'électroluminescence des TMDC. Ils étudieront également ces effets dans d'autres dichalcogénures de métaux de transition bidimensionnels avec des bandes interdites différentes, car ils devraient montrer des mécanismes d'interaction différents.