خواص نوری و کاربردهای مواد چندساختاری MoS2-Sb2Te3-MoS2
Optical properties and applications for MoS2-Sb2Te3-MoS2 heterostructure materials
مواد 2-بعدی با کاربردهای متفاوت در ادوات فتونیک و اپتوالکترونیک می توانند عملکرد چشمگیری در زمینه های مختلف فراهم کنند. عمدتا به دلیل خواص ویژه و فوق العادۀ این نوع ساختارها، تحقیقات گسترده ای بر روی آن ها انجام می شود. این نوع مواد خواص فیزیکی خاصی دارند که در ساخت انواع ادوات کاربردی مورد استفاده قرار می گیرد و به عنوان یکی از عناصر اصلی فناوری های مدرن در نظر گرفته می شوند. برای نمونه، نانولوله های کربنی (نانوساختار 1-بعدی) و برخی از مواد 2-بعدی در ساخت ادوات جذب اشباع پذیر، شناساگرهای نوری، و مدولاتورهای نوری به کار رفته اند. نانولوله های کربنی به عنوان یک ماده جذب اشباع پذیر، به پلاریزاسیون حساس نیستند و آستانه آسیب بالا و پایداری بالایی دارند. گرافن نیز آستانه آسیب بالا و زمان بازیابی بسیار سریعی دارد. گرافن به عنوان یک نیمه رسانای ویژه با شکاف نوار صفر، تقریبا نور از هر باند را جذب می کند که موجب می شود به عنوان جاذب اشباع پذیر با پهنای باند وسیع به کار رود. با این حال، عمق مدولاسیون و اتلاف اشباع پذیر آن بایستی بهینه شوند. عایق های هندسی (Topological Insulators)، عبارتی که برای توصیف مواد باخواص الکترونی هندسی به کار می رود، دارای مزیت خاصیت جذب اشباع پذیر عالی، عمق مدولاسیون نوری بالا، و ضریب شکست نور غیرخطی درجه سوم هستند. شکاف نوار باریک آن ها، توانایی شان در جذب طیف پهن-باند را تقویت می کند که کاربردهای فراوانی در خواص نوری بسیار سریع دارد.
در خصوص خواص نوری و ادوات اپتیک، کماکان مشکلاتی در خصوص امکان ایجاد پالس های بسیار کوتاه با انرژی بالا وجود دارد که به منظور دستیابی به این خواص، بایستی خواصی مانند آستانه آسیب بالاتر و عمق مدولاسیون بیشتر، حاصل شوند. در مقاله ای که در مجله Photonic Research منتشر شده است، محققین یک نوع ماده چند-ساختاری (Heterostructure) را بررسی کرده اند که دارای یکنواختی ساختاری است و از طریق فرایند اسپاترینگ مغناطیسی سنتز شده است. مواد چند-ساختاری با استفاده از ساختارهای وان در والسی (2-بعدی یا لایه ای) ساخته می شوند که شامل MoS2 و Sb2Te3 می شود. شکاف نوار، تحرک پذیری حامل، و تراکم حامل در مواد چند ساختاری MoS2-Sb2Te3-MoS2 به صورت تئوری محاسبه شده اند. با استفاده از این مواد به عنوان جاذب های اشباع پذیر، کاربردشان در لیزرهای فیبری به صورت تجربی بررسی شده است. عمق مدولاسیون و آستانه آسیب این جاذب های اشباع پذیر به ترتیب برابر با 64.17% و 14.13 J/cm2 بودند. نتایج تجربی و نظری نشان دادند که این ساختار سنتز شده عمق مدولاسیون بالایی دارد و می تواند برای ایجاد پالس های بسیار کوتاه به کار رود. این ساختارها قیمت پایینی دارند و می توانند به صورت انبوه تولید شوند و به عنوان راه حلی برای توسعه ادوات مبتنی برا مواد 2-بعدی با خواص الکترونی و اپتو-الکترونی عالی در نظر گرفته می شوند.
گروه علمی و پژوهشی مهندسی و علم مواد (MatRes-مترس)
