Nature Photonics- 石墨烯/MoS2光伏器件

范德瓦尔斯材料van der Waals materials的堆积顺序Stacking order，决定了原子层之间的耦合，因此是材料性质的关键。最近，在零度排列的范德瓦尔斯结构中，观察到了铁电性，一种表现出可逆自发电极化的现象。在这些人工堆叠中，单畴尺寸，受到角度失准angle misalignment限制。

近日，加拿大 不列颠哥伦比亚大学(University of British Columbia) Ziliang Ye团队Dongyang Yang，Jingda Wu等，在Nature Photonics上发文，报道展示了天然菱面体堆积MoS2，可以在整个剥离薄片中，保持均匀的自发极化，而不会发生错位。利用这种均匀极化及其诱导的去极化场，构建了一种高效率的石墨烯-二硫化钼光伏器件。少层MoS2比大多数氧化物基铁电薄膜更薄，从而形成最大化退极化场depolarization field，并研究其在原子薄极限下的影响，而相称晶体中的高度均匀极化为其升级，提供了一条切实的途径。该器件的外部量子效率，在室温下高达16%，比在体光伏器件中，观察到的最高效率高出一个数量级，这是由于石墨烯减少了屏蔽、激子增强的光-物质相互作用和超快层间弛豫。这一研究发现，使得菱面体过渡金属二硫属元素化物，成为高速和可编程极性的高能效光电探测等应用的候选者。

Spontaneous-polarization-induced photovoltaic effect in rhombohedrally stacked MoS₂
菱面体堆积二硫化钼MoS2中的自发极化诱导光伏效应

图1：3R-MoS2双层膜的晶体结构和电子能带结构。

图2：Gr/3R-MoS2/Gr异质结构中产生光电流photocurrentPC。

图3：光电流PC机制。

图4：3R-MoS2的光伏photovoltaicPV效应的可扩展性。

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41566-022-01008-9

DOI: https://doi.org/10.1038/s41566-022-01008-9

本文译自Nature。