Engineering the Optical Properties of Semiconducting Two-Dimensional Materials

Julkaisun otsikon käännös: Puolijohteisten kaksiulotteisten materiaalien optisten ominaisuuksien muokkaaminen

Mikko Turunen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Kahden vuosikymmenen aikana kaksiulotteiset (2D) materiaalit ovat osoittautuneet lupaavaksi alustaksi fotoniikan sovelluksille. Huomiota ovat etenkin herättäneet siirtymämetallidikalkogeenit (TMD), jotka tarjoavat erityisiä fyysisiä ominaisuuksia, joita ovat esimerkiksi kirkas fotoluminesenssi, vahva spin–rata-kytkentä, korkea optinen epälineaarisuus ja ainutlaatuinen laaksofysiikka. Nämä ominaisuudet yhdessä alle nanometrin paksuuden ja muokattavan energiavälin kanssa tekevät TMD:istä erittäin houkuttelevia fotoniikan ja optoelektroniikan sovelluksiin. Lisäksi se, että TMD:t voivat sisältää yksifotonilähteitä, tekee niistä mielenkiintoisen alustan kvanttifotoniikan sovelluksiin. Tosin TMD:iden yksifotonilähteet eivät vielä täytä erottamattomien fotonien koherenssivaatimuksia, minkä vuoksi lisää tutkimustyötä tarvitaan. Tässä väitöskirjassa tutkitaan tapoja muokata 2D-TMD:iden optisia ominaisuuksia optisen muokkauksen ja atomikerroskasvatuksen (ALD) avulla. Optinen muokkaus, jota tässä väitöskirjassa käytetään, perustuu femtosekunnin mittaisten laserpulssien ohjaamiseen 2D-näytteelle reagoimattomassa ympäristössä. Tuloksista huomataan, että kyseisen muokkausmenetelmän avulla voidaan paikallisesti muuttaa materiaalin fyysisiä ja optisia ominaisuuksia. Muutoksia 2D-TMD:iden optisissa ominaisuuksissa nähdään myös, kun kasvatetaan TiO2:a ALD:llä TMD-näytteiden päälle. Huomataan, että ALD vähentää materiaalin fotoluminesenssin voimakkuutta, muuttaa aallonpituutta ja kasvattaa aikavakiota. Lisäksi ALD:n todetaan vaikuttavan vahvasti TMD:iden Raman-sirontaan. Näiden vaikutusten todetaan johtuvan ALD:n tuomista kemiallisista vuorovaikutuksista, dielektrisestä seulonnasta ja mekaanisesta jännityksestä. Lisäksi havaitaan, miten ALD:n kemiallisia vaikutuksia voidaan vähentää kapseloimalla TMD-näyte hBN:llä. Esitetyt tulokset selventävät 2D-TMD:iden fyysisiä ominaisuuksia ja niiden käytettävyyttä erilaisissa sovelluksissa kuten yksifotonilähteissä. Lisäksi tulokset tuovat lisää tietoa nopeasti kasvavalle 2D-materiaalien ja kvanttifotoniikan tutkimusalalle ja voivat toimia hyvänä lähtökohtana tulevalle kehitys- ja tutkimustyölle.
Julkaisun otsikon käännösPuolijohteisten kaksiulotteisten materiaalien optisten ominaisuuksien muokkaaminen
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Sun, Zhipei, Vastuuprofessori
  • Pekola, Jukka, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1617-5
Sähköinen ISBN978-952-64-1618-2
TilaJulkaistu - 2024
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • kaksiulotteiset materiaalit
  • siirtymämetallidikalkogeenit
  • optinen muokkaus
  • atomikerroskasvatus

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Puolijohteisten kaksiulotteisten materiaalien optisten ominaisuuksien muokkaaminen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä