بررسي تاثير مدل گاوس در بهبود ثابت گذردهي و جذب تك‌لايه‌هاي TMDC در ناحيه‌ي طول موج مرئ

Investigation of the Gauss model on improvement of permittivity and optical absorption of TMDC monolayers in the visible spectrum

لايه‌هاي دو بعدي كلكوژنايدهاي فلزات واسطه (TMDC) با گاف‌هاي نواري مستقيم در بازه‌ي طول موج مرئي و مادون قرمز نزديك، افق جديدي در كاربري اين مواد در فوتونيك و الكترواپتيك ايجاد كرده اند. تك‌لايه‌هاي MoSe2، WSe2، MoS2 و WS2 به‌عنوان چند تك‌لايه از TMDCها داراي ويژگي‌هاي اپتيكي ويژه‌اي مي‌باشند. در اين مقاله ثابت گذردهي اين تك‌لايه‌ها با استفاده از مدل لورنتس، لورنتس-گاوس و درود-لورنتس-گاوس بدست آمده است كه تطابق بسيار خوبي با نتايج تجربي دارد. رفتار جذب اين لايه‌هاي فوتوولتائيك همانند رفتار قسمت موهومي ثابت گذردهي تك‌لايه‌ها مي‌باشد. با بررسي جذب تك‌لايه‌ها در حضور چند زيرلايه‌ مشاهده شد كه استفاده از زيرلايه باعث كاهش ميزان جذب مي‌شود و با افزايش ضريب شكست زيرلايه ميزان جذب كاهش مي‌يابد. اين نانولايه‌ها با جذب بالاي 10 درصد در ضخامت كمتر از يك نانومتر، كانديداي مناسبي در سلول‌هاي خورشيدي و كاربري‌هاي فوتوولتاييك هستند.

2-dimensional layers of transition metal dichalcogenids (TMDCs) with direct band gap in the visible and infrared range have shown open horizon in photonics and optoelectronics. Among TMDC family, MoSe2, WSe2, MoS2 and WS2 monolayers have shown special optical properties. In this paper, the permittivity constant of aforementioned monolayers are calculated based on Lorentz, Lorentz- Gauss and Lorentz –Drude-Gauss models with quite acceptable consistency to their experimental values. Optical absorption response of these photovoltaic monolayers is similar to imaginary component of their permittivity. In addition, based on investigation of optical absorption in presence of substrates, it is found that the absorption decreases which is more pronounced while refractive index of substrates increases. Such thin layers with absorption efficiency above 10% with thickness below 1 nm are suitable candidates for solar cell and photovoltaic applications.