First-principles based simulations of electronic transmission in ReS$_{2}$/WSe$_{2}$ and ReS$_{2}$/MoSe$_{2}$ type-II vdW heterointerfaces
研究了单层ReS $_{2}$和ReS $_{2}$基vanderWaals(vdW)异质界面中的电子传输.由于ReS $_{2}$/WSe $_{2}$和ReS $_{2}$/MoSe $_{2}$类型-II vdW异质结构适合于近红外(NIR)/短波红外(SWIR)光电探测,在这项工作中的异质界面层间耦合的作用进行了研究。此外,本文还采用密度泛函理论(DFT)和非平衡格林函数(NEGF)相结合的方法,对具有ReS $_{2}$/WSe $_{2}$和ReS $_{2}$/MoSe $_{2}$沟道的二端口器件的透射谱进行了详细的理论分析,并比较了近平衡电导值.单层畸变的1T ReS $_{2}$表现出"Re"-"Re"键的平行链的形成,导致面内各向异性。由于这种结构各向异性,电荷载流子输运在ReS $_{2}$中非常依赖于取向。因此,这项工作被进一步扩展到研究团簇化的“Re”原子在电子传输中的作用。
2021-08-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Moiré excitons in MoSe$_2$-WSe$_2$ heterobilayers and heterotrilayers
层状二维材料在扭曲或晶格无公度异质结构中表现出丰富的输运和光学现象,层间杂化的空间变化来自莫尔干涉效应。在这里,我们报告的实验和理论研究的激子在扭曲的异质双层和heterotrilayers的过渡金属dichalcogenides。使用MoSe $_2$ -WSe $_2$堆叠作为扭曲范德华双层和三层异质结构的代表性实现,我们观察到对比的光学特征,并在不同自旋和谷构型的层间莫尔激子的理论框架中解释它们。我们得出结论,MoSe $_2$ -WSe $_2$异质双层的光致发光与来自辐射衰减的谷直接层间激子和来自驻留在莫尔超晶胞的空间上不同的区域中的动量间接储层的声子辅助发射的联合贡献是一致的,而异质三层发射完全是由于混合层谷的动量暗层间激子。我们的研究结果突出了过渡金属二硫属化物异质叠层和多层半导体范德华异质结构的其他实现的层间杂化的深刻作用。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer excitonic spectra of vertically stacked MoSe$_2$/WSe$_2$ heterobilayers
垂直堆叠的MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构的光谱包含额外的“层间”激子峰,其在单个单层材料中不存在,并且在面外方向上表现出显著的空间电荷分离。在前人研究的基础上,我们采用多体微扰理论方法模拟和分析了MoSe $_2$ /WSe $_2$异质双层膜的激子光谱,考虑了动量直接激子和动量间接激子。我们发现,层间激子的小振子强度和相应的光学响应与层间效应有显著的依赖关系,并使“亮”层间激子的辐射寿命在5- 200 ns(T= 4K)之间.通过求解有限动量Bethe-Salpeter方程,我们预测最低能量的激发应该是间接带隙(K $\rightarrow$ Q)上的间接激子,结合能为220.meV.然而,与最近的磁光实验和以前的理论研究一致,我们的有效激子Landé g因子的模拟表明,低能动量间接激子没有实验观察到的MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构。我们进一步揭示了“层间”C激子的存在与显着的激子结合能和光学振子强度,这是类似于突出的带嵌套激子在单层和少层过渡金属二硫属化物。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-domain observation of interlayer exciton formation and thermalization in a MoSe$_2$/WSe$_2$ heterostructure
本文利用超快瞬态吸收光谱同时捕获了MoSe$_2$/WSe$_2$异质结中的层间电荷转移与层间激子形成动力学,发现激子形成比电荷转移慢近一个数量级,该延迟源于声子辅助级联、冷却过程与波函数重叠的相互作用,揭示了TMD光电器件高效光电流生成的机制。
2023-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Coherent dynamics and mapping of excitons in single-layer MoSe$_2$ and WSe$_2$ at the homogeneous limit
我们进行相干非线性光谱激子在单层的MoSe $_2$和WSe $_2$之间的薄膜的六方氮化硼封装。采用四波混频显微镜,我们确定几乎无序的自由领域,在均匀的限制产生激子的光学响应。专注于这些领域,我们测量激子均匀加宽的环境因素,即温度和激子密度的函数。利用四波混频成像,我们发现在这样的位置,激子激发态的非线性吸收和它们的相干耦合可以观察到。利用WSe $_2$异质结,我们推断了激子2S态的相干性和密度动力学。由于其增加的辐射寿命,在低温下,2S态的退相比1S跃迁的更长。虽然扫描各种异质结构在几十微米,我们得出结论,主要是由应变变化引起的障碍,仍然存在创造空间变化的不均匀加宽。
2020-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Amplification of interlayer exciton emission in twisted WSe$_2$/WSe$_2$/MoSe$_2$ heterotrilayers
本研究制备不同扭转角的WSe$_2$/WSe$_2$/MoSe$_2$异质三层膜,通过引入额外WSe$_2$单层提供新吸收与载流子传输路径,实现层间激子发射超一个数量级增强,为二维量子材料光电子应用提供支撑。
2023-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flipping exciton angular momentum with chiral phonons in MoSe$_2$/WSe$_2$ heterobilayers
确定量子数来标记基元激发对于正确描述固体中的光-物质相互作用是必不可少的。在诸如MoSe $_2$或WSe $_2$的单层半导体过渡金属二硫属化物(TMD)中,大多数光电现象通过用沿着层的法线(S $_z$)的自旋投影标记电子和空穴状态来很好地描述。相反,对于WSe $_2$ /MoSe $_2$界面,最近的实验表明,采用S $_z$作为量子数不是一个很好的近似,并且需要始终考虑自旋混合。在这里,我们认为这些系统的正确量子数不是S $_z$,而是总角动量的$z$分量-- J $_z$ = L $_z$ + S $_z$ --与C $_3$旋转晶格对称性相关联,它假定对应于模3的半整数值。我们通过观察手性光学声子介导的强烈谷间散射实验验证了这一结论-尽管携带角动量1 -引起激子的共振谷间跃迁,角动量差为2。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice reconstruction in MoSe$_2$-WSe$_2$ heterobilayers synthesized by chemical vapor deposition
本研究通过原子尺度成像、模拟和光谱方法,揭示了化学气相沉积合成的MoSe$_2$-WSe$_2$异质双层中晶格重构导致莫尔图案消失并形成周期性畴阵列,展示了其在单一原子配准或激子限制应用中的潜力。
2023-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Confined-state physics and signs of fermionization of moiré excitons in WSe$_2$/MoSe$_2$ heterobilayers
通过密度依赖的光致发光光谱探测MoSe$_2$/WSe$_2$异质结构,发现莫尔激子共振的饱和蓝移现象,并利用费米子可饱和吸收体模型揭示了莫尔势阱中激子的受限态物理及费米子化迹象。
2023-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybridization and localized flat band in the WSe2/MoSe2 heterobilayer grown by molecular beam epitaxy
在特定的扭转角下产生的动量空间中近似局域化的莫尔平带是过渡金属二硫族化合物实现关联效应的关键。在这里,我们使用角分辨光电子能谱(ARPES)可视化的存在下,费米能级附近的范德华(VDW)WSe 2/MoSe 2异质双层的分子束外延生长的平带。这个平坦的带位于布里渊区的K点附近,宽度为几百meV。通过结合ARPES测量与密度泛函理论(DFT)计算,我们证实了不同的域,即参考2 H堆叠层取向差和任意扭曲角的区域共存。对于2 H-堆叠的异质双层,我们的ARPES结果显示出强烈的层间杂化效应,进一步证实了互补的显微拉曼光谱测量。在K处的价带的自旋分裂被确定为470 meV。异质双分子层的价带最大值(VBM)位于γ点。伽马点和K点的VBM之间的能量差为-60 meV,这与单独的1 L WSe 2和1 L WSe 2相比是明显的差异,显示了K点的VBM。
2022-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-polarons in the presence of strongly correlated electronic states in a MoSe$_2$/WSe$_2$ moiré superlattice
二维莫尔材料为研究强关联电子态提供了一个高度可调的平台。这种涌现的多体现象可以在叠置两层过渡金属二硫族化物半导体的莫尔系统中进行光学探测:光学注入的激子可以与占据窄莫尔带的巡回载流子相互作用,形成对强相关敏感的激子-极化子。在这里,我们调查的费米海局部化的云纹超晶格的二硒化钼(MoSe $_2$)/二硒化钨(WSe $_2$)扭曲异质双层修饰的激子的行为。在莫尔晶格的大量分数填充中,我们观察到电子和空穴有序地进入稳定的相关电子态。磁光测量揭示了非凡的塞曼分裂的激子极化子由于交换相互作用的相关孔阶段,与最大值接近的相关状态在一个孔每个网站。塞曼分裂的温度依赖性揭示了反铁磁有序的相关孔在很宽的范围内的分数填充。我们的结果说明了激子极化子在强关联电子态存在下的性质,揭示了MoSe $_2$ /WSe $_2$平台在研究费米-哈伯德和玻色-哈伯德物理方面的巨大潜力.
2022-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inter- and intra-layer excitons in MoS$_2$/WS$_2$ and MoSe$_2$/WSe$_2$ heterobilayers
准确描述过渡金属二硫属化合物异质双层膜的激子性质对于理解其光学响应和载流子动力学性质至关重要。多层膜系统中的激子具有层间或层内特性,其光谱位置取决于它们的结合能和组成单层的能带排列。在这项研究中,我们报告的电子结构和吸收光谱的MoS $_2$ /WS $_2$和MoSe $_2$ /WSe $_2$ HBLs的第一性原理计算。我们探索的光谱位置,结合能和层间和层内激子的起源,并比较我们的结果与实验观察。系统的吸收光谱通过求解Bethe-Salpeter方程在G $_0$ W $_0$计算之上获得,该计算校正从密度泛函理论计算获得的独立粒子本征值。我们的计算表明,最低能量的激子在两个HBLs具有层间特性,这是决定性的,就其可能的设备应用。由于载流子在空间上分离的性质,层间激子的结合能可能预期比层内激子的结合能小得多。然而,根据我们的计算,最低能量的层间激子的结合能仅低$\sim$ 20\%,由于较弱的屏蔽层之间的库仑相互作用的HBL。因此,可以推断,层间激子相对于层内激子的光谱位置主要由组成单层的带偏移决定。通过比较振子强度和热占据因子,我们发现,在低温下的发光,层间激子峰成为主导,而在吸收,它几乎是不可见的。
2018-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Twist angle dependent interlayer transfer of valley polarization from excitons to free charge carriers in WSe$_2$/MoSe$_2$ heterobilayers
本研究在扭转WSe$_2$/MoSe$_2$异质双层中发现谷极化从激子到自由载流子的扭角依赖层间转移机制,大扭角下谷极化及寿命提升超两个数量级,可实现栅极可调的MoSe$_2$自由载流子谷极化。
2023-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-situ spontaneous emission control of MoSe$_2$-WSe$_2$ interlayer excitons with near-unity quantum yield
本研究通过将MoSe₂-WSe₂范德华异质结集成到可调光学微腔中,实现了层间激子自发发射的原位调控,测得其量子效率达81%,并通过塔姆等离子体共振实现3.2倍的发射抑制,为调控莫尔激子行为提供了新途径。
2023-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Optical dipole orientation of interlayer excitons in MoSe$_{2}$-WSe$_{2}$ heterostacks
本文报道了在1.7 K ~ 20 K温度范围内用后焦平面成像法测量的MoSe $_{2}$ -WSe $_{2}$异质结中层间激子的远场光致发光强度分布。通过比较的数据与分析模型描述的偶极发射模式在介电环境中,我们能够获得的相对贡献的层间激子光子发射相关的面内和面外跃迁偶极矩。我们确定所有观察到的层间激子跃迁的跃迁偶极矩为(99 $\pm$ 1)%的平面内的R-和H-型堆叠,独立的激发功率,因此在实验研究范围内的激子系综的密度。最后,我们讨论了所提出的测量技术的局限性,观察激子系综的相关效应。
2021-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Controlling the Atomic Reconstruction in Twisted MoSe$_2$/WSe$_2$ with a Monolayer hBN Spacer
Walter Schottky Institute and Physics Department, TU Munich(慕尼黑工业大学瓦尔特·肖特基研究所与物理系);Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)(慕尼黑量子科学与技术中心);Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院材料科学与工程系);MIT.nano, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院MIT.nano);Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science(国家材料研究所电子与光学材料研究中心);Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science(国家材料研究所材料纳米架构研究中心)
本研究利用单层或双层hBN间隔层抑制扭转MoSe₂/WSe₂异质双层的原子重构,提升结构均匀性,为相关光电及多体现象研究提供了有效方案。
2026-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twist Angle Dependent Ultrafast Transient Dynamics of MoSe$_2$/WSe$_2$ van der Waals Heterostructures beyond the Exciton Mott Transition
本文通过超快泵浦-探测光谱研究大扭转角MoSe$_2$/WSe$_2$异质结在Mott转变以上的载流子动力学,发现公度角处层间复合时间与俄歇复合强度均最小,揭示大扭转角对光电器件设计的重要性。
2025-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
CVD Grown Hybrid MoSe$_2$-WSe$_2$ Lateral/Vertical Heterostructures with Strong Interlayer Exciton Emission
Friedrich Schiller University Jena(耶拿弗里德里希·席勒大学);Technical University Darmstadt(达姆施塔特工业大学);Ulm University(乌尔姆大学);National Institute for Materials Science(国立材料研究所)
本文通过CVD法合成MoSe₂-WSe₂异质结构,展示其强层间激子发射特性,为二维量子材料的基础研究和应用提供新途径。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resolving High-Energy States of Interlayer Excitons in MoSe$_2$/WSe$_2$ Heterostructures
Technische Universität Berlin(柏林工业大学);University of Central Florida(中佛罗里达大学);Institute of Theoretical Physics, University of Regensburg(雷根斯堡大学理论物理研究所)
研究采用光致发光激发光谱,解析MoSe₂/WSe₂异质结构中层间激子的类里德伯高能态,发现其受扭转角影响弱,相关计算验证了共振峰归属,为探测该类高能态提供了实验方法。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong manipulation of the valley splitting upon twisting and gating in MoSe$_2$/CrI$_3$ and WSe$_2$/CrI$_3$ van der Waals heterostructures
通过第一性原理计算,研究了单层过渡金属二硫属化物(TMDC)MoSe $_2$和WSe $_2$中由于VdW耦合到铁磁半导体CrI $_3$而引起的邻近诱导交换耦合的扭曲角和栅极依赖性.一个模型的哈密顿量,捕捉相关的带边在$K/K^{\prime}$谷的接近TMDC,被用来量化的接近诱导的交换。当从0°扭转到30°时,我们发现TMDC价带(VB)边缘交换分裂从约$-2$转变为$2$ meV,而导带(CB)边缘交换分裂在约$-3$ meV处几乎保持不变。对于WSe $_2$(MoSe $_2$)在CrI $_3$上的VB,交换偶联在约8°(16°)处改变符号。我们发现,即使在几乎为零的VB自旋分裂的角度,在带边的实空间自旋极化分布的孔是高度不均匀的,交替自旋和自旋下降轨道。此外,一个巨大的可调谐性的邻近诱导的交换耦合提供了几个V/nm的横向电场。我们补充我们的\textit{ab initio}的结果,通过计算激子谷分裂提供实验验证的光学签名的邻近交换。具体而言,我们预测,谷分裂几乎线性增加的扭曲角的函数。此外,邻近交换通过选通是高度可调的,允许在WSe $_2$ /CrI $_3$中在0至12 meV的范围内定制谷分裂,这相当于高达约60特斯拉的外部磁场。我们的研究结果突出了在实验几何形状中采用磁性VDW异质结构时,扭曲角和门控的重要影响。
2023-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moiré exciton dynamics and moiré exciton-phonon interaction in a WSe$_2$/MoSe$_2$ heterobilayer
在由原子级薄的半导体材料组成的范德华异质结构中具有角度失配的莫尔图案是一个迷人的平台,用于将光学产生的激子性质设计为新颖的量子现象。作为周期性陷阱势的莫尔条纹可以产生空间有序的零维激子系综,这为密集相干量子发射体和多体物理的量子模拟提供了可能.激发态的动力学特性和激子-声子相互作用影响着激发态的莫尔效应。然而,莫尔激子动力学和莫尔激子与声子之间的相互作用仍然是难以捉摸的。本文报道了基于近共振光致发光激发光谱的扭曲WSe $_2$ /MoSe $_2$异质双层膜中的莫尔激子和声子相互作用。我们观察到在声子共振下莫尔激子的基态的选择性激发。在连续态以下的可忽略的小吸收是类0 D系统的态密度的标志。此外,PL光谱的激发功率依赖性揭示了通过共振声子散射过程在具有离散能级的不同势能极小值之间的莫尔激子系综的动力学。本文给出的声子相互作用抑制下的莫尔激子动力学的结果为探索莫尔激子的量子现象在量子光学中的潜在应用开辟了一条新的途径。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two dimensional transition metal dichalcogenide based bilayer heterojunctions for efficient solar cells and photocatalytic applications
本研究通过第一性原理计算六种二维TMD双层垂直异质结的光电特性,评估其太阳能电池效率与析氢光催化潜力,发现部分异质结具备优异应用前景。
2025-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Localization and interaction of interlayer excitons in MoSe$_2$/WSe$_2$ heterobilayers
本文在MoSe$_2$/WSe$_2$异质双层中识别出缺陷态和莫尔势两类势阱,揭示了它们对层间激子局域化及双激子形成的温度与激发条件的影响。
2023-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localisation-to-delocalisation transition of moiré excitons in WSe$_2$/MoSe$_2$ heterostructures
本研究利用微光致发光技术探究WSe$_2$/MoSe$_2$异质结构中莫尔激子随温度变化的特性,发现激子在120 K以上从莫尔势阱退陷转变为自由层间激子,确立了莫尔超晶格中激子受限特性的条件。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio investigation of transition metal dichalcogenides for the hydrogenation of carbon dioxide to methanol
本文通过从头算计算,比较MoSe$_2$、WS$_2$和WSe$_2$纳米结构与MoS$_2$的性质,发现Se缺陷的MoSe$_2$和WSe$_2$纳米片有利于CO$_2$选择性加氢制甲醇。
2025-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Berry curvature contribution towards $ 1s-2p_{\pm} $ interlayer exciton ultrafast transition within a $R-WSe_{2}/MoSe_{2} $ heterobilayer
本文计算了R堆叠WSe₂/MoSe₂异质双层中层间激子光谱,揭示了Berry曲率对2p±态劈裂的影响及其与介电环境和扭转角的关系,并确定了1s-2p±跃迁的极化率。
2024-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit-proximitized ferromagnetic metal by monolayer transition metal dichalcogenide: Atlas of spectral functions, spin textures and spin-orbit torques in Co/MoSe$_2$, Co/WSe$_2$ and Co/TaSe$_2$ heterostructures
由超薄铁磁金属(FM)和具有强自旋轨道(SO)耦合的材料组成的双层异质结构是自旋电子学中SO扭矩和自旋电荷转换非平衡效应的主要来源。我们演示了如何杂交的波函数的Co层和过渡金属二硫属化物(TMD)的单层--如半导体MoSe $_2$和WSe $_2$或金属TaSe $_2$ --可以导致显着的嬗变的电子和自旋结构的Co在一定距离内远离其界面与TMD,当相比,大量的Co或其表面与真空接触。这是由于邻近诱导的SO分裂的Co带编码的光谱函数和自旋纹理的单层,我们得到使用非共线密度泛函理论(ncDFT)结合平衡格林函数(GF)计算。事实上,SO分裂是存在的,由于结构反转的双层的不对称性,即使在TMD单层内的SO耦合被人为地关闭在ncDFT计算,但切换它使与邻近的CO层内的SO耦合的影响约5倍大。注入自旋非极化的电荷电流通过SO-接近的单层的Co产生非平衡自旋密度超过他们,使其与Co的磁化的交叉产品确定SO扭矩。通过第一性原理量子输运方法计算的SO扭矩,它结合了ncDFT与非平衡GF计算,可以用作筛选参数,以确定最佳组合的材料和它们的界面在自旋电子学中的应用。特别是,我们确定异质结构两个单层-Co/单层-WSe $_2$作为最佳的。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing Nonlinear Interactions of Dipolar Interlayer Excitons in MoSe$_2$/WSe$_2$ Heterobilayers
TU Darmstadt(达姆施塔特工业大学)
本研究采用激发能依赖的光致发光激发光谱,探测MoSe₂/WSe₂异质双层中层间激子的非线性相互作用,证实其存在净排斥性激子-激子相互作用,确立了PLE作为相关研究的灵敏方法。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-organised quantum dots in marginally twisted MoSe$_2$/WSe$_2$ and MoS$_2$/WS$_2$ bilayers
双电子异质结构中的莫尔超晶格是材料工程中的一个强有力的工具。在几乎晶格匹配的二维(2D)晶体的边缘扭曲(小错位角,$θ$)双层中,莫尔图案采取相称堆叠的畴的形式,由畴壁网络(NoDW)隔开,在NoDW节点处具有应变热点。在这里,我们表明,对于II型过渡金属dichalcogenide双层MoX $_2$ /WX $_2$(X=S,Se),在这些热点的流体静力学应变组件创建电子和空穴的量子点。我们调查的电子/空穴的状态约束这样的对象,讨论其表现形式通过层内带内红外跃迁。$θ<0.5^{\circ}$最强的电子/空穴约束导致它们的复合线红移,产生单光子发射体(SPE),通过失调角可在1.eV左右广泛地调谐。这些自组织点可以形成具有对齐和反转的MoX $_2$和WX $_2$晶胞的双层,发射具有不同偏振的光子。我们还发现,应变的热点降低层内MoX $_2$ A-激子能量,使选择性的量子点状态的人口。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid k$\cdot$p tight-binding model for subbands and infrared intersubband optics in few-layer films of transition-metal dichalcogenides: MoS$_2$, MoSe$_2$, WS$_2$ and WSe${}_2$
提出了一个密度泛函参数化的杂化k $\cdot$ p紧束缚模型,用于研究过渡金属二硫属化物原子薄膜2 H-$MX_2$($M$ =Mo,W; $X$ =S,Se)的电子性质.我们使用这个模型来分析$p$和$n$掺杂的$2{\rm H}-MX_2$薄膜的子带间跃迁,并预测子带间激发的线形,由子带相关的二维电子和空穴质量,以及激发寿命,由于光学声子的发射和吸收。我们发现,具有$N=2$到$7$层厚度的2 H-${MX_2}$族原子薄膜的子带间光谱密集地覆盖了$2$和$30\ {\rm μm}$之间波长的红外光谱范围。详细的分析表明,对于$n$掺杂薄膜,最低能量子带的电子色散和自旋谷简并度在奇数和偶数层之间振荡,这也可能为这些系统中的量子霍尔效应研究提供有趣的机会。
2018-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of highly linearly polarized interlayer exciton emission in MoSe$_2$/WSe$_2$ heterobilayers with transfer-induced layer corrugation
基于原子级薄晶体的确定性转移的可获得的制造方法的可用性对于范德华异质结构研究的快速扩展至关重要。这些技术的固有问题是聚合物载体膜在转移期间的变形,这可能导致在转移的二维材料中引起的高度不均匀的应变。在这里,使用光谱,原子力和开尔文探针力显微镜的组合,我们表明,由于转移诱导的应力松弛形成的纳米尺度的皱纹的存在下,可以导致强烈的变化的光学性质的MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构和出现的线性偏振层间激子光致发光。我们将这些变化归因于晶体对称性的局部破缺,这是由于应变引起的层间带隙减小而导致的层间激子的有效积累中心。使用开尔文探针力显微镜获得的波纹heterobilayer样品的表面电位图像揭示了与应变引起的带隙调制一致的局部功函数的变化,而在皱纹的脊处观察到的电位偏移显示出与从皱纹几何形状估计的拉伸应变的值的明确的相关性。我们的研究结果强调了残余应变在定义范德华异质结构的光学性质中的重要作用,并提出了通过局部应变工程进行层间激子操纵的新方法。
2020-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Interlayer excitons in van der Waals heterostructures: Binding energy, Stark shift, and field-induced dissociation
在范德华异质结(vdWHs)中,光激发的层内激子具有II型能带排列,已被观察到在超快时间尺度上隧穿到层间激子中。这种层间激子具有足够长的寿命,使得利用外部面内电场诱导解离成为提高光电流器件效率的有吸引力的选择。在本文中,我们计算层间激子结合能,斯塔克位移,和解离速率为6个不同的过渡金属二硫属化物(TMD)vdWHs使用基于外部复杂标度(ECS)的数值计算程序。我们利用一个解析的双层Keldysh势来描述电子-空穴对之间的相互作用,并通过与完整的多层泊松方程进行比较来验证其准确性。基于这个模型,我们得到了激子解离速率的弱场解析表达式。分析的异质结构是MoS $_2$ /MoSe $_2$,MoS $_2$ /WS $_2$,MoS $_2$ /WSe $_2$,MoSe $_2$ /WSe $_2$,WS $_2$ /MoSe $_2$,和WS $_2$ /WSe $_2$。对于弱电场,我们发现WS $_2$ /WSe $_2$支持最快的解离速率。此外,我们观察到,激子的解离速率在vdWHs显着大于在其单层对应。
2020-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lateral transition metal dichalcogenide heterostructures for high efficiency thermoelectric devices
本文在多尺度量子输运框架下研究了横向TMDC异质结构的热电性能,发现其能带排列可显著提升ZT值和功率因子,为开发超高效平面热电器件开辟了新途径。
2020-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of flat bands in MoSe$_2$/WSe$_2$ moiré lattices: A study combining machine learning and band unfolding methods
本研究结合从头算与机器学习方法,探究MoSe₂/WSe₂莫尔晶格平带演化,揭示不同谷平带的调控机制与角度依赖特性。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Discrete Interactions between a few Interlayer Excitons Trapped at a MoSe$_2$-WSe$_2$ Heterointerface
过渡金属二硫属化合物(TMD)异质双层膜中的层间激子(IX)代表了原子薄、近理想二维(2D)系统中涌现的一类令人兴奋的长寿命偶极复合玻色子。由电子和空穴的空间分离引起的长程相互作用可以产生新的量子和经典的多粒子关联效应。为了详细了解可能的多体效应,必须研究单个IX之间的基本相互作用。在这里,我们在纳米级限制电位内捕获可调数量的偶极,该纳米级限制电位是通过将MoSe $_2$ -WSe $_2$异质双层(HBL)放置到SiO $_2$纳米柱阵列上而引起的。我们控制的平均占领的IX陷阱通过光学激发水平和观察离散的尖锐线发射从不同的配置相互作用IX。我们确定这些功能作为不同的多粒子状态与$N_{IX}\sim1-5$通过他们的权力依赖性和直接测量的层次结构的偶极和交换的相互作用$N_{IX}$增加。层间双激子($N_{IX}=2$)被发现是一个发射双峰,从单激子蓝移$ΔE=(8.4\pm0.6)$ meV和分裂$2J=(1.2\pm0.5)$ meV。对于三激子($(12.4\pm0.4)$ meV)、四激子($(15.5\pm0.6)$ meV)和五激子($(18.2\pm0.8)$ meV),蓝移甚至更明显。这些值被证明是相互一致的数值模拟的偶极激子局限于一个谐波捕获电位具有限制的范围内的长度尺度$\ell\approx 3$ nm。我们的研究结果有助于理解在只有几个激发的离散极限下…
2020-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Modélisation des performances des structures lasers à base des chalcogénures de métaux de transition: MoS$_2$/WSe$_2$
本文为MoS$_2$/WSe$_2$等过渡金属硫族化物提出理论和数值模型,以确定二维半导体有源区的电子能带结构与光增益,对评估激光器件性能具有重要意义。
2023-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Probing Many-Body Interactions in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides
过渡金属双硫族化合物单层结构的独特能带结构对多体相互作用有很大的影响。我们通过测量门控WSe $_2$和MoSe $_2$中中性激子(束缚电子-空穴对)的能量位移来研究这些相互作用。令人惊讶的是,虽然电子掺杂样品中的中性激子$X^0$的蓝移可以超过10-meV,但空穴掺杂样品中的蓝移几乎不存在。考虑到动态屏蔽和局部场效应,我们提出了一个透明的分析模型,阐明了谷间等离子体激元在电子掺杂条件下所发挥的关键作用。作为电荷密度的函数的$X^0$的能量移动计算显示与实验一致,其中由谷间等离子体激元的$X^0$的重整化产生了更强的蓝移在MoSe $_2$比在WSe $_2$由于其带序的差异。
2019-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Dark trions govern the temperature-dependent optical absorption and emission of doped atomically thin semiconductors
我们在hBN封装的WSe $_2$、WS $_2$、MoSe $_2$和MoS $_2$单层中根据温度进行trions的吸收和光致发光光谱。考虑到明亮和黑暗trions的费米-狄拉克分布,W-和Mo-基材料的不同趋势被很好地再现。在WSe $_2$和WS $_2$中发现了一个暗的三重子,$\rm{X_D^-}$ 19 meV $\textit{below}$是最低亮的三重子,$\rm{X}_1^-$.在MoSe $_2$中,$\rm{X_D^-}$位于6 meV $\textit{above}$ $\rm{X}_1^-$处,而在MoS $_2$中,$\rm{X_D^-}$和$\rm{X}_1^-$几乎重合.我们的结果与GW-BSE $\textit{ab-initio}$的计算结果一致,并定量地解释了掺杂单分子膜的光学响应随温度的变化。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac-Rashba fermions and quantum valley Hall insulators in graphene-based 2D heterostructures
本研究通过第一性原理和有效低能模型,在石墨烯/TMD异质结构中实现Dirac-Rashba费米子与量子谷霍尔效应,为二维异质结构的新奇物性探索提供基础。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric gating of the PL in MoSe2
我们展示了一个二维铁电异质结构与单层MoSe $_2$和CuInP $_2$ S $_6$(CIPS)。在异质结中,CIPS电极化的强度导致单层MoSe $_2$中c电子的调制.
2021-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of 6-particle "hexciton'' states in WS$_2$ and MoSe$_2$ monolayers
本文通过光谱实验证明,在电荷可调的WS₂和MoSe₂单层中可形成由光生电子-空穴对同时耦合多个不同自旋和谷量子数费米海而产生的六粒子六激子态,并讨论了可区分性与载流子屏蔽对其稳定性的影响。
2023-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci