利用近邻金属板提升二维半导体量子产率
介观与纳米尺度物理
2022-01-05 v1
摘要
单层过渡金属硫族化合物（1L-TMDs）作为原子级薄、直接带隙半导体具有巨大潜力，可用作量子光子器件的便捷构建单元。然而，TMDs 中由缺陷陷阱导致的短激子寿命以及强激子-激子相互作用显著限制了该类材料的激子发射效率。在此，我们展示利用由多层六方氮化硼隔开的超平整 Au 薄膜衬底，可有效屏蔽 1L-WS2 中的激子-激子偶极场相互作用。在此几何结构下，由于金属内部形成的有效镜像偶极子，偶极-偶极激子相互作用变为四极-四极相互作用。被抑制的激子-激子相互作用使量子产率提升一个数量级，同时如时间分辨光学测量所证实，激子-激子湮灭（EEA）速率也降低。一个考虑偶极-偶极相互作用屏蔽的半经典模型定性地捕捉了 EEA 对激子密度的依赖关系。我们的结果表明，TMD 中的基本 EEA 过程可通过近邻金属屏蔽进行调控，这代表了一种通向高效二维发光体的实用途径。
引用
@article{arxiv.2012.15114,
title = {Boosting quantum yields in 2D semiconductors via proximal metal plates},
author = {Yongjun Lee and Anshuman Kumar and Johnathas D'arf Severo Forte and Andrey Chaves and Shrawan Roy and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Alexey Chernikov and Joon I. Jang and Tony Low and Jeongyong Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.15114},
year = {2022}
}