Growth and Structure of Singly-Oriented Single-Layer Tungsten Disulfide on Au(111)
我们提出了一个完整的纳米尺度的单层二硫化钨（WS $_2$）在Au（111）上外延生长的生长和结构的表征。利用快速X射线光电子能谱学实时跟踪生长过程，通过选择合适的W蒸发速率和生长过程中的衬底温度，获得了单取向薄膜。WS $_2$层的形态，尺寸和层堆叠的信息，通过采用X-射线光电子衍射和低能电子显微镜实现。WS $_2$的价带中的强自旋分裂与层的单一取向特性相结合，使得这种材料成为利用自旋和谷自由度的理想候选者。
2018-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scattering in Monolayer Molybdenum Disulfide Quantum Dot
本文研究了电子在单层二硫化钼MoS_2圆形量子点中的传播，量子点受到电势的作用。使用连续介质模型，我们提出的本征态，散射系数，散射效率，以及反射电流和电子密度的径向分量的解析表达式。我们确定了两个散射制度的物理参数，如入射电子能量，势垒，和量子点半径的函数。对于入射电子的低能量，我们表明，有一个外观的散射共振。此外，我们注意到，远场散射电流具有不同的首选散射方向。
2021-07-24 cond-mat.mes-hall
Electron flow in Monolayer Molybdenum Disulfide Quantum Dot with Magnetic Flux
本文研究了单层二硫化钼量子点MoS2中圆形量子点在磁通量作用下的狄拉克电子在势垒上的散射问题。通过求解狄拉克方程，我们制定了本征态，散射系数，散射效率，和反射电流的径向分量的解析表达式。我们表明，散射系数，散射效率，和径向分量的反射电流的明确依赖于磁通量。该磁通量可引起散射系数的振荡位置的轻微偏移。对于散射效率，当磁通量减小时，磁通量也可能导致它们的振荡位置的轻微偏移和振幅的增加。
2022-03-06 cond-mat.mes-hall
Interacting polariton fluids in a monolayer of tungsten disulfide
原子薄的过渡金属二硫属化物（TMD）具有许多性能，使它们有吸引力的实现室温极化激元器件。在单层TMD中操纵极化激元流体的理想平台是布洛赫表面波，布洛赫表面波将电场限制在介质镜表面附近的小体积内。在这里，我们证明了单层二硫化钨（$\text{WS}_2$）可以维持布洛赫表面波极化激元（BSWPs）的拉比分裂为43 meV和传播常数达到33 $μ$ m。此外，我们的证据强烈的极化激元极化激元非线性内BSWPs，表现为一个可逆的蓝移的较低的极化激元共振高达12.9 $\pm$ 0.5毫电子伏。这种非线性是极化激元器件的核心，尚未在TMD极化激元中得到证实。作为一个概念的证明，我们使用的非线性实现非线性极化激元源。我们的研究结果表明，使用TMD的BSWPs可以支持长距离传播与强非线性相结合，使集成光学处理和极化激元电路的潜在应用。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Signatures of defect-localized charged excitons in the photoluminescence of monolayer molybdenum disulfide
研究了用化学气相沉积法制备的扩展单层MoS $_2$中中性激子和带电激子的空间光致发光特性。使用二维高光谱光致发光映射在低温下，我们确定的区域增加与自旋轨道分裂价电子带相关的带电激子的发射。这些区域归因于在具有过量电荷的缺陷位点处的无意掺杂，所述过量电荷结合中性激子以形成缺陷钉扎的三重离子。我们的研究结果意味着可比的时间尺度的形成，弛豫和辐射衰减的$B$ trions，并添加缺陷本地化的$A$和$B$ trions的光激发准粒子在层状半导体的领域。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall
Spin-Layer- and Spin-Valley-Locking in CVD-Grown AA'- and AB-Stacked Tungsten-Disulfide Bilayers
谷选择性光学选择规则和过渡金属双硫属化物（TMDC）单分子膜中的自旋谷锁定是“谷电子物理”的核心，谷电子物理利用谷自由度，是近年来的一个主要研究课题。相比之下，TMDC双层的谷电子特性到目前为止还没有受到如此多的关注。在这里，我们报告的valleytronic性能和光学特性的双层WS 2作为一个代表性的TMDC材料。特别地，我们研究了TMDC均质双层样品中相对层取向对其偏振相关光学性质的影响。因此，CVD生长的WS 2双层样品已经制备，有利于反转对称AA'堆叠或AB堆叠没有反转对称在合成过程中。随后，在不同的偏振条件下的反射对比度和光致发光光谱进行了详细的分析。我们观察到的光致发光的圆二色性和线性二色性是更明显的AB堆叠配置。我们的实验结果支持的理论计算表明，所观察到的二向色性可以链接到光学选择规则，保持自旋谷锁定在AB堆叠的WS 2双层，而自旋层锁定是目前的反转对称AA'双层代替。此外，我们的理论计算预测一个小的相对位移的激子共振在这两个堆叠配置，这也是实验观察到的。
2019-05-07 cond-mat.mes-hall
Transport in disordered monolayer molybdenum disulfide nanoflakes: evidence for inhomogeneous charge transport
我们研究了在很宽的载流子密度、温度和偏压范围内单层二硫化钼纳米片中的电荷输运。我们发现，运输是最好的描述了一个混乱的图片，其中的混乱打破平移不变性，打破了一系列的水坑系统，而不是以前的图片，其中的混乱被视为均匀和统一的。我们的工作为单层二硫化钼纳米片中电荷传输的统一图景提供了见解，并有助于下一代二硫化钼基器件的开发。
2014-08-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Magneto photoluminescence measurements of tungsten disulphide monolayers
层状过渡金属二硫属化合物近年来引起了人们极大的兴趣。减薄到单层极限，它们在可见光区从间接能带结构变为直接带隙。由于单层厚度，晶体的反转对称性被破坏，自旋和谷相互耦合。通过施加外部磁场，可以分别提升两个等效谷K和K '之间的简并度。在这里，我们提出的CVD生长的二硫化钨（WS ${_2}$）单分子膜在2 K的温度下的光致发光测量。通过施加高达7 T的法拉第几何结构的磁场，可以观察到光致发光峰的分裂。讨论了A激子、三电子和三种束缚激子态的磁场依赖性，并确定了相应的g因子。
2016-09-29 cond-mat.mes-hall
Hysteresis-Free High Mobility Graphene Encapsulated in Tungsten Disulfide
ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；Department of Molecular Sciences and Nanosystems, Ca’ Foscari University of Venice（威尼斯大学分子科学与纳米系统系）；School for Engineering of Matter, Transport and Energy, Arizona State University（亚利桑那州立大学物质、交通与能源工程学院）
本文首次利用WS₂作为基底，并通过化学处理消除其滞后效应，使封装石墨烯在室温下的迁移率高达6.2×10⁴ cm²/V·s，同时显著降低滞后现象。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall
Enhancing the Stretchability of Two-Dimensional Materials through Kirigami: A Molecular Dynamics Study on Tungsten Disulfide
本研究通过分子动力学模拟，在单层二硫化钨上应用矩形kirigami切口，发现该结构在拉伸载荷下显著提高拉伸应变并降低强度，且增加重叠比、切口密度或减小长宽比可进一步提升拉伸性，为可拉伸电子器件提供新途径。
2023-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Towards Intrinsic Charge Transport in Monolayer Molybdenum Disulfide by Defect and Interface Engineering
二硫化钼被认为是一种在电子和光电子器件应用中最有前途的二维半导体材料。到目前为止，单层二硫化钼中的电荷输运是由外部因素，如带电杂质，结构缺陷和陷阱，导致迁移率远低于本征极限。在这里，我们开发了一种简单的低温硫醇化学来修复硫空位并改善界面，从而显著减少带电杂质和陷阱。室温下背栅单层二硫化钼场效应晶体管的迁移率大于80 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1）。此外，我们开发了一个理论模型，以定量提取控制晶体管性能的关键微观量，包括带电杂质，短程缺陷和陷阱的密度。我们的实验和理论研究相结合，提供了一个明确的路径，本征电荷输运在二维dichalcogenides为未来的高性能器件的应用。
2014-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Response of Monolayer Molybdenum Disulfide (MoS2) Photodetectors
单原子层过渡金属二硫属化物在可见光到近红外波长范围内表现出的强的光发射和吸收使它们对于光电应用具有吸引力。在这项工作中，使用双脉冲光电压相关技术，我们表明，单层二硫化钼光电探测器可以有本征响应时间短至3 ps，这意味着光电探测带宽宽至300 GHz。快速的光电探测器响应是这种材料中短的电子-空穴和激子寿命的结果。在大多数二维金属二硫属化物中，光激发载流子的散射由非辐射过程主导，其中最显著的是俄歇散射。快速的响应时间，以及这些器件的易于制造性，使它们对于低成本超快光通信链路很有意义。
2015-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Grains and grain boundaries in highly crystalline monolayer molybdenum disulfide
单层二硫化钼是一种新型的二维直接带隙半导体材料，其大面积合成的最新进展为在原子级薄电子器件中的应用铺平了道路。然而，人们对这种材料的微观结构知之甚少。在这里，我们已经改进了化学气相沉积合成生长高度结晶的单层二硫化钼岛的大小高达120微米的光学和电学性能相当或优于剥离的样品。使用透射电子显微镜，我们关联的晶格取向，边缘形态，和结晶度与岛的形状，以证明三角形的岛屿是单晶。晶体合并形成多面倾斜和镜像边界，这些边界由8元和4元环线缝合在一起。密度泛函理论揭示了由这些8-4缺陷产生的局域化的中间带隙态。我们发现，镜像边界引起强烈的光致发光猝灭，而倾斜边界引起强烈的增强。相比之下，边界仅略微增加所测量的面内电导率。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field induced polarization enhancement in monolayers of tungsten dichalcogenides: Effects of temperature
局域/束缚激子的光学取向被证明是有效地增强通过应用低至20 mT的磁场在单层WS $_2$。在低温下，单层WS $_2$的不同的发射线的偏振度随磁场的演变进行了分析，并与WSe $_2$单层上获得的类似结果进行了比较。我们研究了这种效应的温度依赖性高达$T=60$ K的两种材料，专注于谷赝自旋弛豫的动力学。利用速率方程模型对实验数据进行了分析，通过对磁场深处极化宽度的分析，我们得出结论：在这两种材料中，暗激子赝自旋弛豫和暗激子布居数衰减到局域态的竞争是相当不同的，代表了弛豫速率与退极化速率之比的两种极端情况。
2017-03-03 cond-mat.mes-hall
Optical investigation of monolayer and bulk tungsten diselenide (WSe$_{2}$) in high magnetic fields
在高磁场$B\leq65$ T的光谱是用来揭示单层和散装过渡金属二硫属化物的载流子的非常不同的性质。在单层WSe $_{2}$中，激子发射随磁场线性移动，并表现出源于磁场诱导的谷分裂的分裂。单层的数据可以用一个单粒子图像来描述，对于大质量的狄拉克费米子，它具有一个类似狄拉克的哈密顿量，并有一个额外的项来唯象地包括谷分裂。相反，在体WSe $_{2}$的反转对称性恢复，传输测量显示出明显的激子行为与吸收的1s和2s状态。磁场引起自旋分裂，同时伴有小的反磁位移和高场下的回旋加速器行为，这在氢模型中得到了最好的描述。
2015-06-15 cond-mat.mes-hall
Electronic transport and scattering times in tungsten-decorated graphene
研究了单层石墨烯表面沉积钨原子稀释涂层前后的电子输运性质。对于覆盖率高达2.5\%的单层，我们发现钨吸附原子同时捐赠电子给石墨烯，降低载流子迁移率，影响零场和有限场输运性质。两个独立的运输分析表明吸附原子位于近1 nm以上的表面。吸附原子的存在也被认为会影响低场磁电阻，改变弱本地化的签名。
2016-10-31 cond-mat.mes-hall
Statistical Study of Deep Sub-Micron Dual-Gated Field-Effect Transistors on Monolayer CVD Molybdenum Disulfide Films
具有1.8 eV直接带隙的单层二硫化钼（MoS 2）是一种有前途的二维材料，在下一代纳米电子应用中有可能超过石墨烯。本文采用化学气相沉积（CVD）方法在Si/SiO_2衬底上制备单层MoS_2薄膜，并对基于双栅MoS_2场效应晶体管的器件性能进行了全面的研究。超过100个设备进行了研究，以获得在CVD二硫化钼的设备性能的统计描述。我们检查和缩小规模的晶体管的沟道长度为100 nm，并实现了创纪录的高漏电流62.5 mA/mm的CVD单层二硫化钼膜以往报道。我们进一步提取了低功函数金属Ti在单层CVD MoS 2上的本征接触电阻，其期望值为175 Ω.mm，通过适当的选通可以显著降低到10 Ω.mm。最后，得到了不同沟道长度下载流子的场效应迁移率（μFE）。考虑到接触电阻的影响，单层CVD MoS 2薄膜的平均和最大本征μFE分别为13.0和21.6 cm 2/Vs。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band-edge energy and band offsets of monolayer of molybdenum and tungsten chalcogenide
本文报道了钼和钨的二硫属化物MX_2（M=Mo，W; X=S，Se，Te）单分子膜的准粒子能。除了计算带隙，我们已经实现了收敛的绝对能带能量相对于真空水平。与其他方法的结果相比，GW计算揭示了更大的带隙和不同的绝对能带能量，因为增强的多电子效应。有趣的是，我们完全收敛的准粒子能量认可了带隙中心近似，使其成为估计准粒子能量的方便方法。在这项工作中获得的绝对准粒子的能量和能带偏移是重要的异质结器件和化学催化剂的设计基于单层二硫族化合物。
2013-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Momentum-Dark Intervalley Exciton in Monolayer Tungsten Diselenide Brightened via Chiral Phonon
反转对称破缺和三重旋转对称性赋予了单层过渡金属二硫属化物（TMDCs）中强激子的谷自由度，可用于谷电子学应用。然而，激子的短寿命极大地限制了可能的应用。相比之下，暗激子可以是长寿命的，但不一定具有谷自由度。在这项工作中，我们报告的动量暗，谷间激子在单层WSe 2通过低温磁光致发光（PL）光谱的识别。有趣的是，谷间激子通过在布里渊区的角落（K点）的手征声子的发射而变亮，并且声子的赝角动量（PAM）被转移到发射的光子以保留谷信息。手征声子能量被确定为~ 23 meV，基于实验提取的交换相互作用（~ 7 meV），与理论预期的24.6 meV非常吻合。具有谷自由度的长寿命谷间激子为谷电子学增加了一个激发准粒子，而手征声子与谷间激子之间的耦合为谷自旋操纵提供了场所.
2019-11-28 cond-mat.mes-hall
Exciton-Polaritons Dynamics of a Monolayer Tungsten Disulphide (WS2) Coupled to a Semiconductor Microcavity
我们提出了一个理论模型，使我们能够描述激子极化激元的动力学在强耦合制度在单层WS 2为基础的半导体微腔。利用玻尔兹曼方程的数值模拟给出了在130- 230 K温度范围内，在非共振激发下极化激元动力学的整体描述。这里，仅考虑从上（UP）到下（LP）极化激元分支经由光学声子（LO）的散射率。根据这个模型，我们显示的极化激元态的辐射寿命相对于极化激元弛豫速率的重要性。结果表明，当腔失谐量从负（130 K）到正（230 K）变化时，UP分支可以从更像激子的状态调谐到更像光子的状态，且波矢k较小.我们推断UP态具有更快的寿命，并且极化子弛豫到LP能态的时间变得非常有效。因此，UP占用开始减少，并且我们观察到LP分支的占用同时增加。此外，当激发泵浦速率较小时，极化激元态所占比例较小，计算结果与实验结果呈线性关系。在高抽运区，我们观察到了腔极化激元的非线性行为，并且达到了远大于1的占据因子。
2018-06-09 cond-mat.mes-hall
Probing Excitonic Dark States in Single-layer Tungsten Disulfide
过渡金属二硫属化物（transition metal dichalcogenide，TMDC）单层膜是近年来发展起来的一种重要的二维半导体材料，在电子和光电子器件方面具有广阔的应用前景。与半金属石墨烯不同，层状TMDC具有相当大的带隙。更有趣的是，当减薄到单层时，TMDC从间接带隙转变为直接带隙半导体，表现出许多有趣的光学现象，如谷选择性圆二色性，掺杂依赖的带电激子和强光电流响应。然而，这种强烈的光-物质相互作用的基本机制仍在深入研究中。观察到的光学共振最初被认为是带间跃迁。相比之下，第一性原理计算预测了一个更大的准粒子带隙尺寸和光学响应，是由激子效应为主。在这里，我们报告的激子占主导地位的机制，发现了一系列激子暗态的单层WS2使用双光子激发光谱的实验证据。结合GW-BSE理论，我们发现这些激子本质上是Wannier激子，但具有非常大的结合能（~0.7 eV），导致准粒子带隙为2.7 eV。这些强束缚激子态即使在室温下也是稳定的。我们揭示了一个激子系列显着偏离氢模型，与一个新的逆能量依赖于轨道角动量。实验发现这些激子能级对环境扰动是鲁棒的。激子暗态和超大结合能的发现不仅揭示了二维带隙系统中多电子效应的重要性，而且为TMDC单层及其异质结构的器件应用提供了令人兴奋的潜力。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Unique excitonic effects in tungsten disulphide monolayers on two-layer graphene
已知原子级薄异质结构中的光发射取决于材料的类型、组成层的数量和堆叠顺序。在这里，我们表明，二维基板的厚度可以是至关重要的调制光发射。我们研究了单层二硫化钨（WS2）在单层和双层外延石墨烯上构建的垂直异质结构中的层依赖性电荷转移，揭示了层间电子耦合对这种异质结构的激子性质的影响。我们带来的证据表明，WS2的激子性质可以有效地调整支持石墨烯层的数量。将WS2单层与双层石墨烯集成导致光致发光响应的显著增强，与单层石墨烯上支撑的WS2相比高出一个数量级。我们的研究结果强调了在构建原子级薄层异质结构时衬底工程的重要性。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron density control in tungsten diselenide monolayers via photochlorination
本研究通过紫外辅助光氯化法在二硒化钨单层中实现电子密度可控降低，将材料从n型转为p型，并验证了氯吸附于硒空位导致p型掺杂，为二维材料光电子应用提供新途径。
2023-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical absorption in disordered monolayer molybdenum disulfide
我们探讨了硫空位和电子相互作用对单层MoS $_2$光学性质的综合影响。首先，我们提出了一个广义的安德森-哈伯德哈密顿，占随机分布的硫空位和材料内的介电屏蔽的存在。其次，我们从基于密度泛函理论和格林函数和屏蔽库仑（GW）方法的第一性原理计算参数化这个能量相关的哈密顿量。第三，我们应用基于第一性原理的多体典型介质方法确定单粒子电子结构。第四，我们求解Bethe-Salpeter方程以获得电荷磁化率$χ$，其虚部与吸光度$\mathcal{A}$相关。我们的研究结果表明，空位浓度的增加会导致在带隙内的连续带和激子态的吸收减少。我们还观察到增加的吸收低于带隙阈值，并提出了一个表达式，它描述了Lifshitz尾巴，在很好的定性与我们的数值计算。后者增加了在$1.0$ -- $2.5$--中的吸收，eV使得缺陷工程对于太阳能电池应用具有潜在的意义。
2018-05-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Halide-Assisted Atmospheric Pressure Growth of Large WSe2 and WS2 Monolayer Crystals
二维（2D）二硫属钨晶体的化学气相沉积（CVD）需要钨源在气相中的稳定流动。由于氧化钨前体的高升华点，这通常需要高温和低压。我们采用碱金属卤化物（MX，M= Na或K，X=Cl，Br或I）作为生长促进剂，在中温（700 ~ 850 oC）下，用常压CVD法制备了WSe_2和WS_2单层膜。我们将促进生长归因于在生长期间形成挥发性卤氧化钨物种，这导致将前体有效地递送到生长衬底。单层晶体被发现是免费的无意掺杂与碱金属和卤素原子。WSe 2器件的空穴和电子迁移率分别达到102和26 cm 2 V-1 s-1，WS 2器件的电子迁移率达到14 cm 2 V-1 s-1。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Lifetime of Higher Excitonic States in Tungsten Diselenide Monolayers
原子薄的过渡金属二硫属化物中减少的介电屏蔽允许即使在室温下也在光谱中研究类氢系列的更高激子态。激子峰的宽度提供了关于限制这些准粒子的寿命的辐射衰减和声子辅助散射通道的信息。虽然线宽的研究，到目前为止，已被限制到激子基态，封装与hBN最近能够定量测量激发激子共振的加宽。在这里，我们提出了一个联合的实验理论研究相结合的微观计算与光谱测量的内在线宽和寿命的hBN封装的WSe $_2$单层的更高的激子状态。令人惊讶的是，尽管散射通道的数量增加，我们发现在理论和实验中，更高的激子态的线宽是相似的，甚至更小的相比，基态。我们的微观计算归因于这种行为的激子-声子散射效率降低较高的激子由于空间扩展的轨道功能。
2019-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broad Band Optical Properties of Large Area Monolayer CVD Molybdenum Disulfide
近年来，采用化学气相沉积法生长的大面积单层MoS 2薄膜因其在先进电子和光电子器件中的潜在应用而引起了人们极大的兴趣。与无带隙石墨烯不同，MoS 2在可见光中具有固有带隙，当还原为单个原子层时，该带隙从间接带隙跨越到直接带隙。在这篇文章中，我们报告了一个全面的研究的基本光学性质的二硫化钼揭示了拉曼光谱，光致发光，和真空紫外椭圆偏振光谱。1.42 eV的带隙由在单层MoS 2中移位到1.83 eV的块状MoS 2的吸收阈值确定。我们提取了高达9.0 eV的高精度介电函数，这导致许多独特的带间跃迁在高对称点的二硫化钼动量空间的识别。发现单层中的A和B激子的位置与体相相比能量上移，并且具有更小的分离。一个非常强的光学临界点预测对应于准粒子间隙观察到在2.86 eV，这是由于沿M和伽马点之间的减少布里渊区的平行带的光学跃迁。在单层MoS 2中在~ 3.0 eV处不存在体MoS 2自旋-轨道相互作用峰，正如预测的那样，是附近激子聚结的结果。在3.98 eV的更高能量的光学跃迁，通常发生在体半导体，与几个临界点的组合，本文报道的这些光学跃迁增强了我们的理解单层MoS 2以及一般的二维系统，从而为MoS 2光学器件的设计和理论考虑提供了翔实的指导方针。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualization of defect-induced excitonic properties of the edges and grain boundaries in synthesized monolayer molybdenum disulfide
原子薄的二维过渡金属二硫属化合物（TMDC）是下一代纳米光电应用的重要材料。了解合成生长的TMDC的边缘和晶界的纳米级光学行为对于优化其光电性能至关重要。通过远场光学显微镜来阐明二维材料的纳米级光学特性需要衍射受限的光束直径亚微米尺寸。在这里，我们提出了我们的实验工作的空间光致发光（PL）扫描的大尺寸（$\geq 50$微米）单层MoS $_2$生长的化学气相沉积（CVD）使用衍射限制的蓝色激光束斑（波长405 nm）的光束直径小至200 nm，使我们能够探测纳米级激子现象，这是以前没有观察到的。我们发现了几个重要的特征：（i）存在亚微米宽度的条带（ii）存在另一个较亮的宽区域，其由终止于锯齿形外围边缘的拐角处的平行荧光线组成;（iii）在PL谱的边缘处存在一个巨大的蓝移A激子峰，其能量可达$\sim 120$ meV。利用密度泛函理论计算，我们将这种巨大的蓝移归因于氧二聚体在边缘的吸附，这降低了激子结合能。我们的研究结果不仅揭示了缺陷诱导的激子性质，但也提供了一个有吸引力的路线，通过缺陷工程定制的光学性能在TMDC边缘。
2016-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Trion induced negative photoconductivity in monolayer MoS2
光激发通常增强半导体中的导电性和低频辐射吸收。然而，我们已经观察到一个明显的瞬态降低的电导率掺杂单层二硫化钼（MoS 2），一个二维（2D）半导体，飞秒激光激发下。特别是，电导率急剧下降到只有30%的平衡值与高泵注量。这种反常现象是由于系统中存在强烈的多体相互作用，光激发的电子-空穴对与掺杂诱导的电荷结合形成三电子，即两个电子和一个空穴的束缚态。由此产生的载流子有效质量的增加基本上减小了载流子电导率。
2014-06-19 cond-mat.mes-hall
Influence of the Substrate Material on the Optical Properties of Tungsten Diselenide Monolayers
过渡金属二硫属化合物的单分子膜，如WSe 2，由于其在电学和光学应用中的潜力而变得越来越有吸引力。由于这些二维系统的属性是已知的，它们的周围环境的影响，我们报告如何选择的基板材料影响单层WSe 2的光学性能。为了完成这项研究，泵浦密度相关的显微光致发光测量进行时间积分和时间分辨采集技术。在290 K和10 K下比较了SiO2/Si、蓝宝石（Al 2 O3）、hBN/Si 3 N4/Si和MgF 2上剥离的WSe 2的光谱信息和功率依赖模式强度，表明激子、trion和双激子模式的外观和强度依赖于衬底。此外，一个CVD生长的WSe 2单层蓝宝石包括在本研究中，其剥离的对应物直接比较。时间分辨的显微光致发光显示了不同衬底材料的辐射衰减时间是如何强烈不同的。我们的数据表明激子-激子湮灭在室温下作为缩短机制，以及在低温下与介电环境相关的衰变率的微妙趋势。在可测量的时间尺度上，趋势也与相应的2D激子模式的出现的程度有关。这一结果突出了进一步详细表征二维材料中激子特征的重要性，特别是在衬底的选择方面。
2016-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superior valley polarization and coherence of 2s excitons in monolayer WSe2
我们报告的2s激子辐射发射的实验观察单层钨二硒化物，使六方氮化硼保护的高品质样品。2s发光是高度鲁棒的，并且持续高达150 K，为操纵谷自由度提供了新的量子实体。值得注意的是，在类似的实验条件下，2s激子显示出优于1 s的谷极化和相干性。这一观察结果提供了证据表明，库仑交换相互作用驱动的谷去极化过程，Maialle-Silva-Sham机制，在单层过渡金属二硫属化物的谷激子中起着重要作用。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall
Multidimensional Analysis of Excitonic Spectra of Monolayers of Tungsten Disulphide: Towards Computer Aided Identification of Structural and Environmental Perturbations of 2D Materials
尽管2D材料在广泛的应用中具有很大的前景，但设备的激增及其对现实生活需求的满足仍然远远没有实现。实验上可获得的样品通常经历广泛的扰动（波纹和褶皱、点和线缺陷、晶界、应变场、掺杂、水嵌入、氧化、边缘重建），显著偏离理想模型的性质。这些扰动，一般来说，可以纠缠或发生在群体中，每个群体形成一个复杂的扰动，使可观察到的物理性质的解释和解开同时作用的影响，即使是一个非常重要的任务经验丰富的研究人员。在这里，我们概括了单层WS2的激子光谱的统计相关性分析，获得高光谱吸收和光致发光成像，到一个多维的情况下，并通过无监督的机器学习算法检查多维相关性。使用主成分分析，我们能够确定4个主要的组件，分别与拉伸应变，无序引起的吸附或嵌入的环境分子，多层区域和电荷掺杂。这种方法有可能从简单的光学测量中确定WS2单层或其他2D材料的局部环境，并为单层物质的先进的机器辅助表征铺平了道路。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Variation of photoluminescence spectral line shape of monolayer WS2
系统地研究了单层二硫化钨（WS2）光致发光谱变化的原因。的PL光谱上的激发功率的依赖性表明，相对尖锐的组件对应于激子，而较宽的组件在稍低的能量对应于带负电荷的trions。PL成像和二次谐波产生测量表明，trion信号被抑制超过激子信号的边缘附近，从而相对增强激子的PL光谱中的特征，并且这种激子信号的相对增强在近似扶手椅边缘附近更明显。这种效应被解释为由结构缺陷和电子受体如氧原子的吸附引起的边缘附近的自由电子的耗尽。
2018-05-31 cond-mat.mes-hall
Auger recombination of dark excitons in ${\rm WS_2}$ and ${\rm WSe_2}$ monolayers
我们提出了一种新的声子辅助俄歇过程，独特的单层过渡金属二硫属化物（TMDC）的电子能带结构，它主导的基态激子的辐射复合钨基TMDC。使用实验和DFT计算值的激子能量，自旋轨道分裂，光学矩阵元素，和俄歇矩阵元素，我们发现，俄歇过程开始占主导地位的载流子密度低至$10^{9-10}~{\rm cm^{-2}}$，从而提供了一个合理的解释，为这些材料的低量子效率报告。
2016-07-04 cond-mat.mes-hall
Multiwall nanotubes of molybdenum disulfide as optical resonators
我们研究了由几十个单层组成的MoS $_2$纳米管（NT）的光学性质。我们揭示了强峰的显微光致发光（$μ$ -PL）光谱检测时，沿NT轴偏振的光。我们开发了一个模型，描述的光学性质的纳米管作为光学谐振器，支持量子化的耳语画廊模式内NT壁。在$μ$ -PL中的共振的实验观察允许人们使用它们作为估计壁宽度的非接触方法。我们的研究结果开辟了一条道路，使用这种NTs作为偏振敏感组件的纳米光子器件。
2018-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Dynamics of Excitons in Monolayer Dichalcogenides
单层过渡金属二硫属化物（TMDC）最近出现作为可能的候选人谷电子应用，作为自旋和谷赝自旋直接耦合和稳定的一个大的自旋分裂。在这些半导体材料中，光学激发的电子-空穴对形成具有大结合能的紧密库仑束缚激子。激子跃迁的选择规则允许使用共振激发直接光学产生谷偏振激子群体。在这里，我们调查激子谷动力学在三个不同的TMDC单分子膜的时间分辨克尔旋转在低温下。我们观察到明显的差异，在谷动力学的钨和钕基TMDC，这是直接相关的导带自旋分裂在这些材料中的相反顺序。
2017-06-07 cond-mat.mes-hall
Optical signature of symmetry variations and spin-valley coupling in atomically thin tungsten dichalcogenides
由于石墨烯在电子应用中的成功和局限性，第VI族过渡金属二硫属化物的原子薄层作为一类在可见频率范围内具有所需带隙的石墨烯类半导体引起了广泛的兴趣。在第一布里渊区的两个谷中存在一个符号相反的价带自旋分裂。这种自旋-谷耦合，特别是在钨二硫属化物中显著，可以有益于潜在的自旋电子学和谷电子学，具有自旋-谷相互作用以及抑制自旋和谷弛豫的重要后果。在这里，我们报告的第一个光学研究WS 2和WSe 2单层和多层膜。二次谐波产生的效率显示出戏剧性的偶奇振荡的层数，一致的存在（不存在）的反转对称的偶数层（奇数层）。光致发光（PL）的测量表明，从一个间接带隙半导体在多层膜的直接带隙在单层的交叉。PL光谱和第一性原理计算一致地揭示了0.4 eV的自旋-谷耦合，其抑制了层间跳跃，并表现为在K点附近的价带边缘处的厚度无关的分裂图案。这种巨大的自旋谷耦合，连同谷依赖的物理性质，可能会导致丰富的可能性操纵自旋和谷自由度在这些原子薄的二维材料。
2012-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bandgap Engineering of Strained Monolayer and Bilayer MoS2
本文报道了在0-2.2%范围内的单轴拉伸机械应变对单层和双层二硫化钼（MoS 2）二维晶体的声子谱和能带结构的影响。首先，我们采用拉曼光谱观察声子软化与应变增加，打破了在E'拉曼模式的MoS 2的简并，并提取一个Grüneisen参数约1.06。其次，使用光致发光光谱，我们测量的光学带隙的二硫化钼，这是大致线性应变，单层二硫化钼的~45 meV%的应变和双层二硫化钼的~120 meV%的应变的减少。第三，我们观察到一个显着的应变引起的单层二硫化钼的光致发光强度的下降，这是指示的直接到间接的过渡的字符的光学带隙的这种材料在施加的应变为~ 1.5%，一个值支持的第一性原理计算，包括激子效应。这些观察结果构成了应变工程的能带结构的新兴类的二维晶体，过渡金属二硫属化物的第一个演示。
2013-09-20 cond-mat.mes-hall
Andreev reflection and subgap conductance in monolayer $MoS_2$ ferromagnet/$s$ and $d$-wave superconductor junction
精确地得到了单层二硫化钼超导体的电子空穴激发态和相应的类狄拉克旋量的正确形式。从系统动力学的角度精确地研究了$MoS_2$基铁磁超导（F/S）结中的Andreev反射及其子带电导。由于价带中的自旋分裂能隙和非简并的$K$和$K'$谷，铁磁交换能$σh$可以导致属于不同谷的自旋上和自旋下载流子之间的Andreev过程的不同行为。化学势必须固定在一个确定的范围内，以便发生逆安德烈耶夫反射。给定的单粒子超导双旋能使我们能够明确地涉及电子-空穴转换下的各向异性超导能隙$Δ_S$，即，发生在$d$ -波对耦合中。这种差距的效果是准确地解释在界面上的电子入射角的Andreev过程的依赖性。
2015-12-05 cond-mat.mes-hall
Superconductivity and strain-enhanced phase stability of Janus tungsten chalcogenide hydride monolayers
本研究通过第一性原理计算发现 Janus WSeH 和 WSH 的 2H 相为亚稳相且具有超导电性，压缩双轴应变可稳定 1T 相并调控超导转变温度。
2024-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Multi-component plasmons in monolayer MoS$_2$ with circularly polarized optical pumping
单层二硫化钼（ML-MoS $_2$）利用圆偏振光和静电门控，可以形成支持多种类型载流子的平台。它们可以通过它们的自旋，谷指数，或者它们是电子还是空穴来区分。我们调查这些载流子的集体性质，并能够识别新的不同的等离子体振子模式。我们分析了相应的色散关系、寿命和振子强度，并计算了等离激元模不同分量振荡之间的相位关系。ML-MoS $_2$中的所有平台都支持零开尔文下的长波长$\sqrt{q}$等离子体激元分支。除此之外，对于$n$组分系统，$n-1$不同的等离子体振子模式表现为在长波长极限中具有线性色散的声学模式。这些模式对应于不同费米子液体中的异相振荡，尽管被阻尼，但具有相对较长的寿命。此外，我们还发现了新的不同的模式，在大波矢，更强的阻尼带内过程。
2017-08-16 cond-mat.mes-hall
Direct Measurement of the Radiative Pattern of Bright and Dark Excitons and Exciton Complexes in Encapsulated Tungsten Diselenide
特别是钨基过渡金属二硫族化合物的光学性质受到暗激子的强烈影响。最近，理论预测以及间接的实验见解表明，两种不同的暗激子存在于光锥内。其中一个是完全暗的，另一个是面外偶极禁戒的，因此被称为灰激子。在这里，我们提出了一个高品质的六边形BN封装的WSe 2单层，我们直接获得的辐射图案的灰色激子，偏离明亮的激子和其他激子复合物在低温下获得的角度分辨光谱数据。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long valley lifetime of free carriers in monolayer WSe2
过渡金属双硫族化合物（TMD）单层膜具有谷自由度、巨自旋轨道耦合和自旋谷锁定等特点。这些奇异的性质激发了人们探索其在概念自旋电子学、谷电子学和量子计算中潜在应用的努力。在所有奇异方向中，自旋和/或谷极化的长寿命是关键的。目前的谷动力学研究主要集中在带边激子的光学响应，由于增强的库仑相互作用在二维。自由载流子的谷寿命仍不明确。在这项工作中，我们使用时间分辨克尔旋转光谱探测单层钨二硒化物中激子和自由载流子的谷动力学。自由载流子的谷寿命在70 K时约为2 ns，比激子的约2 ps长约3个数量级。自由载流子谷寿命的延长证明了交换作用在光激发中占主导地位。泵浦-探测光谱还揭示了单层WSe 2中的激子结合能为0.60 eV。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall
Self-balancing luminescence kinetics of charged excitons in WS$_2$ monolayer
Ioffe Institute（约费研究所）
该研究揭示WS$_2$单层中激子、双激子及带电态形成相互作用的整体，暗三重子长寿命贡献增强发光，自洽速率方程模型成功复现温度依赖动力学。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall
Solar-energy conversion and light emission in an atomic monolayer p-n diode
二维（2D）原子晶体，例如石墨烯和原子薄的过渡金属二硫属化物（TMDC），目前受到很多关注。它们是结晶的，因此具有高材料质量，即使如此，它们也可以大面积生产并且是可弯曲的，从而为新的应用提供了机会。在这里，我们报告一个真正的二维pn结二极管，基于静电掺杂钨二硒化物（WSe 2）单层。由于p-n二极管是各种光电子器件的基本构建模块，我们的演示构成了对2D光电子学的重要进展。我们目前的应用为（i）光伏太阳能电池，（ii）光电二极管，和（iii）发光二极管。光功率转换和电致发光效率是ca。0.5%和0.1%。鉴于2D晶体大规模生产的最新进展，我们预计它们将深刻影响太阳能、照明和显示技术的未来发展。
2014-03-09 cond-mat.mes-hall
Electrical Control of Optical Properties of Monolayer MoS$_2$
本文研究了场效应晶体管结构中单层二硫化钼（MoS $_2$）的光致发光和光吸收的电选通。我们观察到一百倍的光致发光强度增加，并在这些设备中的吸收增加~660 nm时，外部栅极电压从+50 V到-50 V，而光致发光波长几乎保持不变。相反，在双层MoS $_2$器件中，我们观察到光致发光几乎没有随栅极电压的变化。我们建议，单层和双层器件的不同响应有关的激子在MoS $_2$与载流子的相互作用。
2012-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Up- and Down-Conversion between Intra- and Inter-Valley Excitons in Waveguide Coupled Monolayer WSe2
在单层（1L）过渡金属二硫属化物（TMD）半导体中存在两个自旋分裂谷，支持根据自旋和谷量子数分类的多功能激子物种。虽然自旋为0的谷内激子（称为“亮”激子）很容易观察到，但其他类型的激子，如自旋为1的谷内激子（自旋为暗）和自旋为0的谷间激子（动量为暗）更难以获得。在这里，我们开发了波导耦合1L二硒化钨（WSe2）设备来探测这些激子物种。特别是，TM耦合到原子层的面外偶极矩使我们不仅能够有效地收集，而且还共振填充自旋1暗激子，有望开发具有长谷寿命的设备。我们的工作揭示了几个上转换过程，带来了一个复杂的耦合网络连接自旋0和自旋1谷内和谷间激子，表明谷间散射和自旋翻转是非常常见的过程中的原子层。这些实验结果加深了我们对二硒化钨激子物理的理解，并说明平面光子器件能够利用TMD半导体中的多功能激子物种。
2020-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Many-Body Simulation of Two-Dimensional Electronic Spectroscopy of Excitons and Trions in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides
本文提出了一种时间分辨非线性光谱的多体模拟方法，并将其应用于研究掺杂过渡金属二硫族化合物中激子和三电子之间的相干相互作用。虽然形式主义可以直接应用在第一原理的方式，为了简单起见，我们使用参数化的能带结构和静态模型介电函数，这两者都可以从使用$GW$近似的计算中获得。我们的模拟结果揭示了钼和钨基化合物中的单线态和三线态三重态之间的相互作用。我们的二维电子光谱与最近的实验非常吻合，我们准确地再现了激子和trions之间的量子相干性的交叉峰信号指示的跳动。虽然我们确认，量子拍在基于氘的单层unambigously反映激子-trion的相干时间，他们在这里显示提供一个下限的相干时间钨类似物由于相消干涉出现从共存的单重态和三重态trions。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
High-current p-type transistors from precursor-engineered synthetic monolayer WSe$_2$
通过前驱体工程化学气相沉积和损伤最小化制造，合成低缺陷单层WSe2，实现创纪录的高电流p型晶体管，弥合p型性能差距。
2025-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards room-temperature superfluidity of exciton polaritons in an optical microcavity with an embedded MoS$_2$ monolayer
通过考虑激子极化激元在嵌入二硫化钼单层的光学微腔中的驱动扩散动力学，我们确定了实验相关的参数范围，在该范围内可以观察到室温超流性。结果表明，在激光抽运功率为$P>600$ mW，俘获势强度为$k > 50$ eV/cm $^2$时，俘获极化激元气体中发生超流跃迁.我们还提出了一个简单的分析模型，提供了一个有用的估计的极化激元气体密度，这使得人们能够确定观察室温极化激元超流性的条件。
2016-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Intervalley electron-hole exchange interaction and impurity-assisted recombination of indirect excitons in WS$_2$ and WSe$_2$ monolayers
钨基二硫属化物单分子膜中激子态的多样性源于自旋自由度和谷自由度之间的独特相互作用。激子种类之一是间接激子（动量或谷暗），当单层是电荷中性时，其负责一系列共振。我们研究了间接激子的短程电子-空穴交换相互作用，以及杂质介导的复合机制。分析提供了在发射光谱中的零声子间接激子共振的能量和偏振的透彻理解。
2022-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically thin MoS2: A new direct-gap semiconductor
本文研究了N = 1，2，...用光谱法研究了6种S-Mo-S单分子膜。通过吸收、光致发光和光电导光谱的表征，我们追踪了量子限制对材料电子结构的影响。随着厚度的减小，间接带隙，这是低于直接间隙的散装材料，向上移动的能量超过0.6 eV。这导致在单个单层的限制下交叉到直接带隙材料。与块状材料不同，MoS 2单层强烈发光。的独立的单层表现出的发光量子效率的增加超过1000倍的散装材料相比。
2010-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A generic tight-binding model for monolayer, bilayer and bulk MoS2
二硫化钼（MoS 2）是一种层状半导体材料，近年来作为一种新兴的电子器件材料而变得非常重要。作为本征半导体，二维MoS 2作为场效应晶体管中的沟道材料具有主要优点。在本工作中，我们确定了高精度的屏蔽杂化泛函的密度泛函理论（DFT）中的电子结构的二硫化钼，包括自旋轨道耦合。使用DFT电子结构作为目标，我们已经开发了一个单一的通用紧束缚（TB）模型，准确地产生三种不同形式的二硫化钼的电子结构-散装，双层和单层。我们的TB模型是基于Slater-Koster方法，具有非正交sp3 d5轨道，最近邻相互作用和自旋轨道耦合。TB模型对于基于MoS 2的电子器件中的量子输运的原子建模是有用的。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of Exciton Valley Polarization in Monolayer MoS2 Induced by Scattering
我们报道了单层二硫化钼中散射引起的谷极化增强。随着热激活和电荷掺杂引入散射，我们的样品表现出七？和12倍的改进。这种违反直觉的效应归因于激子动量的快速调制和伴随的局域交换相互作用场对谷赝自旋旋进的破坏，其时间尺度比旋进周期短得多。相反，谷相干性通过热激活散射而不是通过电荷掺杂诱导的散射得到改善。我们提出这是由于各向异性的赝自旋散射和推广的Maialle-Silva-Sham模型定量解释我们的实验结果。我们的工作表明，具有最小散射的更清洁的样品，例如那些仔细悬浮或由六方氮化硼保护的样品，不一定会导致良好的谷极化。良好控制的散射实际上可以提供用于改进谷电子器件的有趣方法。
2021-09-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
