美国海军研究实验室（NRL）的科学家们发现了一种新方法，可以钝化下一代光学材料中的缺陷，以提高光学质量，并使发光二极管和其他光学元件小型化。
“从化学的角度来看，我们发现了一种新的光催化反应，它使用激光和水分子，这是新的和令人兴奋的，”该研究的主要作者Saujan Sivaram博士说。“从一般的角度来看，这项工作能够将高质量、光学活性、原子性薄的材料集成到各种应用中，例如电子、电催化剂、存储器和量子计算应用中。”
激光射下单层二硫化钼中硫空位处水分子键合的图示。以及光致发光（PL）在环境中的激光射期间观察到增加。显示亮区，拼写“NRL”。
NRL的科学家们开发了一种多用途的激光处理技术，以显著改善单层二硫化钼（MoS2）的光学性能——一种具有高空间分辨率的直间隙半导体。在激光束“书写”的区域，他们的过程使材料的光发射效率提高了100倍。
根据Sivaram的研究，过渡金属二元化物（TMD）原子层（如MoS2）由于具有很高的光学吸收和直带隙，是柔性器件、太阳能电池和光电传感器的理想组件。
他说：“这些半导体材料在重量和灵活性都很高的应用中特别有利。不幸的是，它们的光学特性往往是高度可变和不均匀的，因此改善和控这些TMD材料的光学特性是实现可靠的高效率器件的关键。”
Sivaram说：“缺陷通常会损害这些单层半导体的发光能力。这些缺陷作为非辐射俘获态，产生热量而不是光，因此，去除或钝化这些缺陷是实现高效光电器件的重要一步。”
在传统的LED中，大约90%的设备是散热片，以提高冷却效果。减少的缺陷使更小的设备消耗更少的电力，从而使分布式传感器和低功耗电子设备的运行寿命更长。
研究人员证，只有当水分子暴露在能量高于TMD带隙的激光射下，才会钝化MoS2。结果是光致发光增加，没有光谱漂移。
与排放弱得多的未处理区域相比，处理区域保持强发光。这表激光驱动周围气体分子和MoS2之间的化学反应。
“这是一项非凡的成就，”高级科学家和首席研究员贝伦德容克博士说。“这项研究的结果为TMD材料的使用铺平了道路，TMD材料对光电器件的成功至关重要，并且与国防部的任务紧密相关。”
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