近期，清華大學電子系寧存政團隊首次將碰撞激子產生和發光機制引入到二維半導體材料發光器件中，實現了一種基於叉指電極結構的無載流子注入的發光器件。
圖片來源：清華大學
二維半導體材料電致發光的研究是目前國際前沿的焦點和難點，它不僅對二維半導體材料發光二極管、電注入二維半導體材料納米激光具有重要意義，更是對二維半導體材料發光器件能否走向實用化起到決定性作用。
為了克服二維半導體材料電致發光器件面臨的諸多難題，該研究團隊不依賴傳統半導體電致發光器件的範式，重新審視了基於二維半導體材料電致發光器件設計的各個環節。根據二維半導體材料的特點，提出一種新型的二維半導體電致發光器件。該器件不需要外部的載流子注入，不需要金半接觸，也不需要對單層二維半導體材料進行額外的摻雜或載流子調控。充分利用二維半導體材料激子結合能大的特點，通過交變電場加速載流子，通過碰撞產生激子並輻射發光。該器件對於幾種常見的二維半導體材料都適用，包括單層WSe2、WS2、MoSe2、MoS2，以及單、雙層MoTe2，實現了從可見光到近紅外的電驅動發光。更加重要的是該器件還可以利用一對叉指電極同時激勵多片不連續的二維半導體材料同時發光，以及多種二維半導體材料實現多波長發光，為二維半導體材料的發光應用開闢了一條新的道路。
清華大學官網消息，相關成果以“無注入式多波長單層半導體交變場驅動發光器件”為題發表於《科學·進展》雜誌上。該研究成果得到了國家自然科學基金、北京市自然科學基金、北京未來芯片創新中心、教育部量子信息前沿科學中心項目的支持。