MoS2-GaN (0001) 异质结中由界面声子-激子耦合实现的吸收与发射调控
材料科学
2019-06-11 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
基于层状二维过渡金属硫族化物(TMD)与氮化镓(GaN)界面的半导体异质结是实现宽带光发射与吸收的优秀材料体系。极性半导体(如 GaN)的表面性质由界面声子主导,因此垂直异质结的光学性质强烈依赖于界面激子-声子耦合。我们在单层 MoS2-GaN (0001) 异质结中观测到由界面声子与光生载流子耦合引起的不同拉曼模式的起源与激活。该耦合强烈影响 MoS2 的非平衡吸收性质及两种半导体的发射性质。我们进行了密度泛函理论(DFT)计算以研究界面能带排列,揭示其为 I 型异质结。MoS2 在 K 点的带间跃迁光学激发强烈调制 MoS2 中的 C 激子带。GaN 的吸收与发射带同 MoS2 吸收带的重叠,在 点光学激发下诱导了跨界面的能量与电荷转移。利用瞬态光学泵浦-探测光谱,我们在 GaN 衬底上的 MoS2 中观测到激子吸收态的强烈调制。载流子与声子及缺陷态的相互作用导致 GaN 衬底上 MoS2 的发射增强并蓝移。我们的结果展示了声子与载流子界面耦合对于光电子应用发展的重要性。
引用
@article{arxiv.1906.03899,
title = {Absorption and emission modulation in MoS2-GaN (0001) heterostructure by interface phonon-exciton coupling},
author = {Yuba Poudel and Jagoda Slawinska and Priya Gopal and Sairaman Seetharaman and Zachariah Hennighausen and Swastik Kar and Francis Dsouza and Marco Buongiorno Nardelli and Arup Neogi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.03899},
year = {2019}
}