p Cientistas do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA (NRL) descobriram um novo método para passivar defeitos em materiais ópticos de próxima geração para melhorar a qualidade óptica e permitir a miniaturização de diodos emissores de luz e outros elementos ópticos. p "Do ponto de vista da química, descobrimos uma nova reação fotocatalítica usando luz laser e moléculas de água, o que é novo e excitante, "disse Saujan Sivaram, Ph.D., autor principal do estudo. "De uma perspectiva geral, este trabalho permite a integração de alta qualidade, opticamente ativo, material atomicamente fino em uma variedade de aplicações, como eletrônicos, eletrocatalisadores, memória, e aplicativos de computação quântica. "

p Os cientistas do NRL desenvolveram uma técnica de processamento a laser versátil para melhorar significativamente as propriedades ópticas do dissulfeto de molibdênio em monocamada (MoS ₂ ) - um semicondutor de gap direto - com alta resolução espacial. Seu processo produz um aumento de 100 vezes na eficiência de emissão óptica do material nas áreas "gravadas" com o feixe de laser.

p De acordo com Sivaram, camadas atomicamente finas de dichalcogenetos de metais de transição (TMDs), como MoS ₂ , são componentes promissores para dispositivos flexíveis, células solares, e sensores optoeletrônicos devido à sua alta absorção óptica e gap direto de banda.

p "Esses materiais semicondutores são particularmente vantajosos em aplicações onde peso e flexibilidade são importantes, "disse ele." Infelizmente, suas propriedades ópticas são frequentemente altamente variáveis ​​e não uniformes, tornando-se crítico para melhorar e controlar as propriedades ópticas desses materiais TMD para realizar dispositivos confiáveis ​​de alta eficiência. "

p "Os defeitos costumam ser prejudiciais à capacidade desses semicondutores de monocamada de emitir luz, "Sivaram disse." Esses defeitos agem como estados de armadilha não radiativa, produzindo calor em vez de luz, Portanto, a remoção ou passivação desses defeitos é um passo importante para dispositivos optoeletrônicos de alta eficiência. "

p Em um LED tradicional, aproximadamente 90 por cento do dispositivo é um dissipador de calor para melhorar o resfriamento. Defeitos reduzidos permitem que dispositivos menores consumam menos energia, o que resulta em uma vida útil operacional mais longa para sensores distribuídos e eletrônicos de baixa potência.

p Os pesquisadores demonstraram que as moléculas de água passivam o MoS ₂ apenas quando exposto à luz laser com uma energia acima do gap do TMD. O resultado é um aumento na fotoluminescência sem deslocamento espectral.

p As regiões tratadas mantêm uma forte emissão de luz em comparação com as regiões não tratadas, que exibem uma emissão muito mais fraca. Isso sugere que a luz do laser conduz uma reação química entre as moléculas do gás ambiente e o MoS ₂ .

p "Esta é uma conquista notável, "disse Berend Jonker, Ph.D., cientista sênior e investigador principal. "Os resultados deste estudo abrem caminho para o uso de materiais TMD críticos para o sucesso dos dispositivos optoeletrônicos e relevantes para a missão do Departamento de Defesa."