Details

Объект исследования — гетероструктуры WS2/MoSe2/WS2 на основе дихалькогенидов переходных металлов. Цель работы — построение численной модели оптического нагрева таких гетероструктур, расчёт распределения температурных полей при различных радиусах и сопоставление результатов с экспериментом. Методы: численное моделирование в пакете COMSOL Multiphysics с использованием модулей Electromagnetic Waves, Frequency Domain и Heat Transfer in Solids. Построены двумерные модели (с феноменологическим источником тепла и с полным электромагнитно-тепловым расчётом) и трёхмерная модель. Верификация проводилась сопоставлением с экспериментом по температурному сдвигу пика фотолюминесценции монослоя MoSe2. Результаты: 1. Построены двумерные и трёхмерная модели оптического нагрева, учитывающие анизотропию и температурные зависимости параметров структуры. 2. Форма температурного профиля определяется радиусом диска: единственный максимум в центре для диска 750 нм и широкое плато с максимумами у краёв для диска 1650 нм. 3. Трёхмерная модель даёт более реалистичные приращения температуры (ΔT ≈ 122–132 К); расчётные и экспериментальные значения совпадают по порядку величины, а различие в форме профиля объясняется неоднородностью клеевых прослоек.

The object of investigation is heterostructure WS2/MoSe2/WS2 based on transition-metal dichalcogenides. The purpose of the work is to develop a numerical model of the optical heating of such heterostructures, to calculate the temperature field distribution for various radii, and to compare the results with experiment. Method: numerical modeling in COMSOL Multiphysics using the Electromagnetic Waves, Frequency Domain and Heat Transfer in Solids modules. Two-dimensional models (with a phenomenological heat source and with a full electromagnetic-thermal calculation) and a three-dimensional model were developed. The models were verified by comparison with an experiment on the temperature-induced shift of the photoluminescence peak of the MoSe2 monolayer. Results: 1. Two-dimensional and three-dimensional models of optical heating were developed, taking into account the anisotropy and temperature dependences of the structure parameters. 2. The shape of the temperature profile is determined by the disk radius: a single maximum at the center for the 750 nm disk and a broad plateau with maxima near the edges for the 1650 nm disk. 3. The three-dimensional model yields more realistic temperature increments (ΔT ≈ 122–132 K); the calculated and experimental values agree in order of magnitude, and the difference in profile shape is attributed to the non-uniformity of the adhesive interlayers.