鐳射照射下的WS2納米管器件光伏效應

鐳射照射下的短路電流（I_sc）是評估光伏效應的一個重要參數。我們對具有不同晶體對稱性的WS2納米管器件測量了該電流。對於每個器件，我們從一個電極到另一個電極掃描鐳射光斑，以區分BPVE與肖特基勢壘光伏效應以及接觸附近的光熱效應。

在WS2雙層裝置中，只有當接觸點被鐳射照射時才會出現光伏反應，而當只有WS2薄片本身被照射時，沒有信號出現。這與觀察BPVE的對稱性要求一致。單層器件的表現與WS2納米管器件相似，在遠離接觸點的地方沒有顯示明顯的光伏反應。當鐳射點固定在WS2薄片的中心附近而旋轉線性偏振方向時，I_sc也保持很小。

在線性偏振光下的單層器件中，沒有與對稱性有關的論據可以阻止BPVE，然而實驗清楚地表明，如果存在的話，其振幅非常小，並且埋沒在由肖特基屏障和/或光熱效應產生的光電反應中。與此形成鮮明對比的是，當納米管的中部被照亮時，WS2納米管裝置中的I_sc大幅增加。

第二個WS2納米管器件的類似資料，以及五個不同器件中BPVE振幅的變化摘要，在納米管器件中，遠離觸點的I_sc的大量增加不能簡單地用吸收的光量的差異來解釋。即使由於納米管的多壁性質，納米管可能確實比單層吸收更多的光，當我們考慮到納米管直徑與鐳射光斑的大小時，吸收的光強度最多只有WS2單層的兩倍。

然而，觀察到的WS2納米管器件和WS2單層器件之間的I_sc差異達到幾個數量級。晶體對稱性的降低超過單純的非中心對稱性顯然是至關重要的。納米管較低的晶體對稱性還表現在研究I_sc對入射雷射光束的線性偏振方向的依賴性。對於服從D_3h點群對稱性的WS2單層，BPVE對於入射光的特定偏振方向應下降到零。

然而，有些研究無法解決這種對偏振方向的依賴，可能是因為BPVE太小，在單層中看不到。相比之下，由於曲率的原因，鏡像和旋轉對稱在納米管中被打破，因此，光伏效應應該在所有的線性偏振方向上持續存在。

參考文獻：Zhang Y J, Ideue T, Onga M, et al. Enhanced intrinsic photovoltaic effect in tungsten disulfide nanotubes[J]. Nature, 2019, 570(7761): 349-353.

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