有机/TMD异质结构中Förster诱导能量转移的光学特征
Optical Signatures of Förster-induced energy transfer in organic/TMD heterostructures
AI总结：
本研究针对有机/TMD范德华异质结构能量转移机制不明的问题，建立微观理论分析WSe₂/并四苯异质堆叠的Förster激子转移，验证了光学探测手段，揭示单向转移规律与温度影响，为优化捕光效率提供指导。
摘要：
由有机半导体与过渡金属二硫化物（TMDs）构成的范德华异质结构是太阳能电池、生物传感器等各类光电器件的极具潜力的候选材料。这类材料中的能量转移过程对器件效率至关重要，但目前人们对其了解仍十分有限。本研究建立了一套完整的微观理论，用于描述WSe₂/并四苯异质堆叠中Förster相互作用对激子动力学及光学性质的影响。研究证明，差分吸收与时间分辨光致发光可用于追踪激子的实时演化。我们预测能量会以极强的单向性从有机层转移至TMD层。此外，我们探究了温度在激活Förster转移中的作用，且发现理论结果与过往实验吻合良好。本研究结果为通过调控温度、分子取向及层间距来优化TMD/有机异质结构的捕光效率提供了设计蓝图。
英文摘要：
Hybrid van der Waals heterostructures of organic semiconductors and transition metal dichalcogenides (TMDs) are promising candidates for various optoelectronic devices, such as solar cells and biosensors. Energy-transfer processes in these materials are crucial for the efficiency of such devices, yet they are poorly understood. In this work, we develop a fully microscopic theory describing the effect of the Förster interaction on exciton dynamics and optics in a WSe$_2$/tetracene heterostack. We demonstrate that the differential absorption and time-resolved photoluminescence can be used to track the real-time evolution of excitons. We predict a strongly unidirectional energy transfer from the organic to the TMD layer. Furthermore, we explore the role temperature has in activating the Förster transfer and find a good agreement to previous experiments. Our results provide a blueprint to tune the light-harvesting efficiency through temperature, molecular orientation and interlayer separation in TMD/organic heterostructures.
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