原子级薄石墨烯-过渡金属二硫族化物范德华异质结构中的电荷与能量转移
介观与纳米尺度物理
2018-01-23 v4 材料科学
光学
摘要
由二维材料堆叠制成的范德华异质结构表现出独特的光-物质相互作用，在新型光电器件方面具有广阔前景。此类器件的性能受控于近场耦合，例如层间电荷和/或能量转移。需要新的概念和实验方法来准确描述二维异质界面。在此，我们结合光致发光和拉曼散射光谱，报道了原子级薄金属（石墨烯）/半导体（过渡金属二硫族化物（TMD，此处为MoSe））异质结构中的层间电荷和能量转移。石墨烯/MoSe的光致发光强度被猝灭超过两个数量级，且随光子通量线性增加，表明室温下MoSe激子寿命急剧缩短（）。对石墨烯和MoSe拉曼模式的分析提供了关键的互补见解，揭示了从MoSe到石墨烯的净光致电子转移以及MoSe中的空穴积累。值得注意的是，石墨烯的稳态费米能量在狄拉克点上方 处饱和。在环境空气和真空中均观察到此行为，并从能带偏移和环境效应的角度进行了讨论。在此饱和状态下，电子和空穴的平衡光致流可能转移到石墨烯中，这一机制有效导致了能量转移。通过使用宽范围的光子通量和多样的环境条件，我们发现净光致电荷转移的存在对石墨烯/MoSe中接近1的光致发光猝灭效率没有可测量的影响。这种缺乏相关性的现象强烈表明，向石墨烯的能量转移是原子级薄TMD与石墨烯之间主导的层间耦合机制。
引用
@article{arxiv.1703.05396,
title = {Charge versus energy transfer in atomically-thin graphene-transition metal dichalcogenide van der Waals heterostructures},
author = {Guillaume Froehlicher and Etienne Lorchat and Stéphane Berciaud},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.05396},
year = {2018}
}
备注
Physical Review X, in press. 14 pages, 7 figures, with supplemental material