تنظیم پذیری مدهای نقص بلور فوتونی یک بعدی نقص‌دار متقارن و نامتقارن بر پایه‌ی تک لایه ی دو بعدی MoSe2

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده فیزیک-شیمی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران

2 گروه فیزیک، دانشکده فیزیک-شیمی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران.

3 'گروه فیزیک، دانشکده فیزیک-شیمی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران.

چکیده

نانوساختار دی سلنید مولیبدن MoSe2 با ساختار دوبعدی شش ضلعی، به علت ویژگی‌های منحصر به فرد از جمله جذب بالا و گاف نواری مستقیم انتخاب مناسبی برای کاربری‌های اپتوالکترونیکی می‌باشد. یکی از روش‌های افزایش جذب در این تک لایه‌، قرار دادن آن به صورت نقص در ساختارهای بلور فوتونی یک بعدی می‌باشد. قرارگیری نقص‌ها در ساختار بلور فوتونی به صورت متقارن یا نامتقارن می‌باشد که بر تعداد و فرکانس مدهای نقص اثر می‌گذارد. در این مقاله برای رسیدن به جذب بالا و تنظیم پذیری طول موج مد نقص، تاثیر عواملی مانند ضخامت لایه‌ی نقص، ضخامت لایه‌ها و دوره تناوب در بلورهای فوتونی نقص دار متقارن و نامتقارن بررسی شده است. در ساختارهای متقارن بهینه به یک مد نقص با جذب کامل در وسط گاف نواری و در ساختارهای نامتقارن به دو مد نقص با جذب در حدود 70% و 80% در لبه‌های گاف نواری دست یافته‌ایم. با تغییر ضخامت لایه‌ی نقص و طول موج طراحی، قابلیت تنظیم پذیری طول موج مد نقص وجود دارد که برای کاربری در آشکارسازها و فیلترهای جاذب مفید ‌می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Adjustable defect modes in symmetric and asymmetric two-dimensional defective photonic crystal based on MoSe2

نویسندگان [English]

  • narges ansari 1
  • Ensiyeh Mohebbi 2
  • efat nazari 3
1 Department of Physics, Faculty of Physics and Chemistry, Alzahra University, Tehran, 1993893973, Iran.
2 Department of Physics, Faculty of Physics and Chemistry, Alzahra University, Tehran, 1993893973, Iran
3 Department of Physics, Faculty of Physics and Chemistry, Alzahra University, Tehran, 1993893973, Iran.
[1] E. Buhara, A. Ghobadi, E. Ozbay, “An All-Dielectric Metasurface Coupled with Two-Dimensional Semiconductors for Thermally Tunable Ultra-Narrowband Light Absorption,” Plasmonics, 1-8, 2020.
[2] Q. H. Wang, K. Kalantar-Zadeh, A. Kis, J.N. Coleman, M. S.Strano, “Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides,” Nature nanotechnology, 7, 699-712, 2012.
[3] Z. Li, S. L. Wong, “Functionalization of 2D transition metal dichalcogenides for biomedical applications,” Materials Science and Engineering: C, 70, 1095-1106, 2017.‏
[4] S.J. McDonnell, R.M. Wallace, “Atomically-thin layered films for device applications based upon 2D TMDC materials,” Thin Solid Films, 616, 482-501,‏ 2016.
[5] A. Eftekhari, “Molybdenum diselenide (MoSe2) for energy storage, catalysis, and optoelectronics,” Applied Materials Today, 8, 1-17, 2017.
[6] R. Dong, I. Kuljanishvili, “Progress in fabrication of transition metal dichalcogenides heterostructure systems”, Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing Measurement and Phenomena, 35, 030803, 2017.
[7] H. Li, M. Qin, L. Wang, X. Zhai, R. Ren, J. Hu, “Total absorption of light in monolayer transition-metal dichalcogenides by critical coupling,” Optics express, 25, 31612-31621, 2017.
[8] N. Ansari, E. Mohebbi, K. Fallah, “Ultra-broadband and broad-angle absorbers with transition metal dichalcogenide monolayer using Thue–Morse quasi-photonic crystals,” Optical Materials, 107, 110039-110047, 2020.
[9] N. Ansari, E. Mohebbi, F. Gholami, “Nearly perfect and broadband optical absorption by TMDCs in cover/TMDC/spacer/Au/substrate multilayers,” Applied Physics B, 126, 1-6, (2020).
[10] N. Ansari, B. Goudarzi, E. Mohebbi, “Design of narrowband or broadband absorber by heterostructures including TMDCs and spacers,” Optics & Laser Technology, 138, 106771-106777, 2021. ‏
[11] Y. Feng, Q.Y. S. Wu, B. Wang, Y. Fan, Y. Liu, J. Teng, “Design of narrowband perfect absorber for enhancing photoluminescence in atomically thin WSe2,” optics Communications, 454, 124-443, 2020. 
[12] Y. Huang, Q. Gong, X. Song, K. Feng, K. Nie, F. Zhao, Y. Li, “Mo2C nanoparticles dispersed on hierarchical carbon microflowers for efficient electrocatalytic hydrogen evolution,” American Chemical Society nano, 10, 11337-11343, 2016.
[13] Y.M. Qing, H.F. Ma, S. Yu, T.J. Cui, “Ultra-narrowband absorption enhancement in monolayer transition-metal dichalcogenides with simple guided-mode resonance filters,” Journal of Applied Physics, 125, 213108, 2019.
[14] N. Ansari, S. Mohammadi, E. Mohebbi, “Approaching the nearly perfect and wavelength-adjustable absorption of MoS2 monolayer using defective quasi photonic crystals”, Journal of Applied Physics, 127, 043101-043108, 2020. ‏
[15] N. Ansari, F. Ghorbani, “Light absorption optimization in two-dimensional transition metal dichalcogenide van der Waals heterostructures,” Journal of the Optical Society of America B, 35, 1179-1185, 2018.‏
[16] J.T. Liu, N. H. Liu, J. Li, X. J. Li, J. H. Huang, “Enhanced absorption of graphene with one-dimensional photonic crystal,” Applied Physics Letters, 101, 052104, 2012.
[17] G. Ghosh, “Dispersion-equation coefficients for the refractive index and birefringence of calcite and quartz crystals,” Optics communications, 163, 95-102,‏ 1999.
[18] T. Bååk, “Silicon oxynitride; a material for GRIN optics,” Applied Optics, 21, 1069-1072, 1982.