2025年4月，山東科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院劉善德、劉俊亭團隊在材料科學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《Advanced Functional Materials》發(fā)表了題為“Interfacial Charge Transfer and Defect Engineering in the MoTe2/Graphene Heterostructure for Tailored Carrier Kinetics and Nonlinear Absorption”的文章。
成果簡介：范德華異質(zhì)結(jié)因無晶格匹配限制而備受關(guān)注，界面電荷轉(zhuǎn)移（CT）被證實能同步調(diào)控載流子動力學(xué)與可飽和吸收（SA）響應(yīng)。然而，傳統(tǒng)TMD異質(zhì)結(jié)構(gòu)受較大帶隙及熱聲子瓶頸（HPB）制約，在近紅外超快光開關(guān)領(lǐng)域性能受限。MoTe2具有直接帶隙和優(yōu)異非線性吸收特性，若與高遷移率石墨烯耦合，有望形成兼具快速CT與HPB抑制效果的MoTe2/Graphene異質(zhì)結(jié)構(gòu)。當(dāng)前對其CT機理及MoTe?厚度、缺陷對載流子復(fù)合與非線性吸收耦合效應(yīng)的認(rèn)識仍不足，亟需系統(tǒng)研究。該文章采用飛秒瞬態(tài)吸收光譜并結(jié)合密度泛函理論（DFT）計算揭示，MoTe2納米片向石墨烯的電荷轉(zhuǎn)移有效緩解了MoTe2納米片中的熱聲子瓶頸效應(yīng)，加速了載流子復(fù)合，同時將非線性吸收系數(shù)由-625?cm·GW-1提升至-1129?cm·GW-1。此外，薄層MoTe2納米片的非飽和損失低至1.7%，遠(yuǎn)優(yōu)于厚層樣品的4.0%，這主要歸因于較厚樣品中更高的缺陷密度引發(fā)的散射損失增加。透射電子顯微鏡（TEM）與DFT進一步證實，樣品厚度增加導(dǎo)致Mo空位密度顯著升高。該研究闡明了MoTe2/石墨烯界面電荷轉(zhuǎn)移與缺陷調(diào)控對熱聲子瓶頸抑制和近紅外非線性吸收增強的協(xié)同機制，為構(gòu)建高性能可飽和吸收器及片上集成超快光子器件奠定了物理基礎(chǔ)與工程指導(dǎo)，推動了二維材料光電器件領(lǐng)域的創(chuàng)新與進步。（通訊員：劉俊亭）
