2D/3D 半导体异质结构 WSe$_2$/GaAs 中的电荷动力学
介观与纳米尺度物理
2023-09-26 v1
摘要
理解二维 (2D)/三维 (3D) 半导体异质结中激发态的弛豫和复合过程，对于开发将新型 2D 材料与更常规的 3D 材料集成的高效光学和（光）电子器件至关重要。在本工作中，我们揭示了 GaAs 衬底上单层 WSe 的载流子动力学和电荷转移。我们使用时间分辨微分反射率研究了该结中涉及的电荷弛豫过程，以及与电学解耦异质结构 WSe/hBN/GaAs 相比这些过程如何变化。我们观察到，与 hBN 隔离区域 (1 ns) 相比，与 GaAs 衬底直接接触的单层具有更长的光激发载流子寿命 (3.5 ns)，这与辐射衰变的强烈减少和单一极性的快速电荷转移相一致。通过低温测量，我们发现了该异质结具有 II 型能带排列的证据，其中激子解离使电子在 GaAs 中积累，空穴在 WSe 中积累。此处展示的 II 型能带排列和快速光激发载流子解离表明，WSe/GaAs 是一种可用于新型光伏和其他光电器件的有前途的结，充分利用了新型 (2D) 和常规 (3D) 半导体的最佳特性。
引用
@article{arxiv.2309.14067,
title = {Charge dynamics in the 2D/3D semiconductor heterostructure WSe$_2$/GaAs},
author = {Rafael R. Rojas-Lopez and Freddie Hendriks and Caspar H. van der Wal and Paulo S. S. Guimarães and Marcos H. D. Guimarães},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.14067},
year = {2023}
}
备注
6 pages, 4 Figures