外延WS$_2$/石墨烯异质结中高效超快电荷分离的直接证据

S. Aeschlimann; A. Rossi; M. Chávez-Cervantes; R. Krause; B. Arnoldi; B. Stadtmüller; M. Aeschlimann; S. Forti; F. Fabbri; C. Coletti; I. Gierz

外延WS$_2$/石墨烯异质结中高效超快电荷分离的直接证据

材料科学 2019-04-03 v1 介观与纳米尺度物理

作者: S. Aeschlimann , A. Rossi , M. Chávez-Cervantes , R. Krause , B. Arnoldi , B. Stadtmüller , M. Aeschlimann , S. Forti , F. Fabbri , C. Coletti , I. Gierz

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摘要

我们利用时间分辨和角分辨光电子能谱（tr-ARPES）研究由单层WS $_2$ 与石墨烯构成的外延异质结中的超快电荷转移。该异质结结合了具有强自旋轨道耦合和强光-物质相互作用的直接带隙半导体的优势，以及具有极高迁移率和长自旋寿命的无质量载流子的半金属的优势。我们发现，在共振激发WS $_2$ 中A激子后，光生空穴迅速转移到石墨烯层，而光生电子保留在WS $_2$ 层中。所得电荷转移态的寿命约为 $\sim1$ \,ps。我们将该发现归因于由高分辨ARPES揭示的WS $_2$ 与石墨烯能带相对排列所引起的散射相空间差异。结合使用圆偏振光进行自旋选择性激发，所研究的WS $_2$ /石墨烯异质结可能为向石墨烯中高效光学自旋注入提供新平台。

关键词

电荷分离 WS$_2$/石墨烯异质结 tr-ARPES 超快电荷转移自旋注入外延异质结

引用

@article{arxiv.1904.01379,
  title  = {Direct evidence for efficient ultrafast charge separation in epitaxial WS$_2$/graphene heterostructure},
  author = {S. Aeschlimann and A. Rossi and M. Chávez-Cervantes and R. Krause and B. Arnoldi and B. Stadtmüller and M. Aeschlimann and S. Forti and F. Fabbri and C. Coletti and I. Gierz},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1904.01379},
  year   = {2019}
}

备注

28 pages, 14 figures

外延WS$_2$/石墨烯异质结中高效超快电荷分离的直接证据

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