All-Optical Control of Interfacial Polarization in MoS$_2$/WSe$_2$ Heterobilayers
Friedrich-Schiller-Universität Jena(耶拿弗里德里希·席勒大学)
研究基于第一性原理预测了强超快脉冲可诱导MoS₂/WSe₂异双层产生持久界面极化,揭示了场强对层间电荷转移的影响,为低维异质结构的全光操控提供理论蓝图。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer excitons and Band Alignment in MoS$_2$/hBN/WSe$_2$ van der Waals Heterostructures
范德华异质结构(vdWH)为探索原子尺度上的光-物质相互作用提供了理想的场所。特别地,具有II型能带对准的结构可以产生对自由载流子到光子转换过程的详细洞察,这对于例如太阳能电池和发光二极管是核心的。在描述这种过程中的一个重要的第一步是获得存在于界面处的层间激子态的能量。在这里,我们提出了一个通用的第一性原理方法来计算电子准粒子(QP)的能带结构和激子结合能的无公度vdWHs。该方法结合了我们的量子静电异质结构(QEH)模型获得的介电函数与多体GW近似和广义2D Mott-Wannier激子模型。我们计算了双层MoS $_2$ /WSe $_2$的能级排列以及层内和层间激子结合能,发现与实验光致发光光谱非常一致。与密度泛函理论计算的比较表明了自能和电子-空穴相互作用效应的关键作用。
2016-12-17 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
Growth of Large Area WSe2 and Observation of Photogenerated Inversion Layer in DMOS Configuration
本研究优化了大面积少层WSe₂的生长与刻蚀工艺,并在HfO₂/WSe₂嵌入型DMOS结构中观测到高频光照下显著的光生电子反型层,为硅基高灵敏电容型光电探测提供新途径。
2025-02-16 cond-mat.mtrl-sci
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
Flatbands and Mechanical Deformation Effects in the Moiré Superlattice of MoS$_2$-WSe$_2$ Heterobilayers
最近已经表明,量子限制态可以出现在外延生长的范德华材料异质双层中,而没有旋转错位($θ=0^\circ$),与由于两层的晶格失配而形成的莫尔图案的布里渊区中的平坦带相关联。在局部态密度和限制在MoS $_2$ /WSe $_2$系统中的峰值定性描述只考虑局部堆叠安排,这导致带边能量在空间上变化。在这项工作中,我们报告了大的面内应变变化的存在下,在整个摩尔的$θ=0^\circ$ MoS $_2$ /WSe $_2$异质双层的单元格,并表明,列入应变变化和面外位移的密度泛函理论计算大大提高了他们的协议与实验数据。我们进一步探讨扭转角的作用,通过显示扭曲的MoS $_2$ /WSe $_2$异质双层结构的实验数据与扭转角的$θ=15^\circ$,表现出莫尔图案,但没有限制。
2020-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Continuously tunable electronic structure of transition metal dichalcogenides superlattices
二维过渡金属二硫属化合物(TMDC)在光电子器件中具有非常重要的性质。在这项工作中,我们从理论上研究和预测,由MoS $_{2}$和WSe $_{2}$多层膜组成的超晶格具有连续可调的电子结构具有直接带隙。可调谐性由超晶格的MoS $_{2}$与WSe $_{2}$的厚度比控制。当该比率从1:2变为5:1时,主导K-K直接带隙从0.14eV连续调谐到0.5eV。间隙保持直接抵抗-0.6%至2%的层内应变和高达-4.3%的正常层压缩应变。价带和导带在空间上是分离的。这些优异的性能表明,MoS $_{2}$和WSe $_{2}$多层超晶格将是一种令人兴奋的红外光电子学新兴材料。
2013-10-28 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
Electronic structure of two-dimensional crystals from ab-initio theory
我们报告从头计算的二维系统的二硫化钼2和NbSe 2,最近合成。我们发现二维MoS $_2$是一种半导体,其带隙与三维类似物的带隙相当接近,而NbSe $_2$是一种金属,与该化合物的三维类似物类似。我们进一步计算了Si和Ge的二维六方(类石墨烯)晶格的电子结构,并与石墨烯的电子结构进行了比较。据发现,与狄拉克锥相关的性质不会出现在二维六方锗的情况下,这是金属的,相反,二维六方硅,其具有与石墨烯非常相似的电子结构,使它们可能是等效的。
2009-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast charge-transfer dynamics in twisted MoS$_2$/WSe$_2$ heterostructures
本研究利用约6飞秒分辨率的时间-偏振分辨二次谐波成像显微镜,探究不同堆叠角度的MoS₂/WSe₂异质结电荷转移动力学,发现电子转移强依赖堆叠角(最快12飞秒),空穴转移的衰减动力学对堆叠角依赖较弱。
2021-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of bright and dark excitons in monolayer WSe$_2$ and heterobilayer WSe$_2$/MoS$_2$
本文利用飞秒动量显微术与多粒子建模,定量比较单层WSe₂中动量间接层内激子与WSe₂/MoS₂异质双层中杂化激子的超快动力学,揭示杂化激子能量降低、声子散射形成机制及能量对齐对声子过程效率的影响。
2023-05-03 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
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