石墨烯/WS$_2$异质结构中层间等离激元极化子的发现
介观与纳米尺度物理
2023-09-01 v1 材料科学
摘要
利用涉及与玻色模相干耦合的电子激发，对于量子材料中涌现现象的设计与控制至关重要[1]。在载流子因电子-声子相互作用诱发晶格畸变的情况下，导电态会被“修饰”。这导致极化子准粒子的形成，其显著影响了电荷输运、表面反应性、热电与光学性质，正如在由极性材料构成的多种晶体与界面中所观察到的那样[2-6]。类似地，当电荷密度振荡与传导电子耦合时，更难以捉摸的等离激元极化子随之涌现[7]，其已在电子掺杂半导体中被探测到[8-10]。然而，在二维(2D)材料中探索极化子效应对低能激发的影响仍处于起步阶段。在此，我们报道了在单层WS之上覆盖石墨烯构成的异质结构中发现层间等离激元极化子。通过对顶层石墨烯进行原位掺杂并使用微聚焦角分辨光电子能谱(microARPES)，我们观察到在单层WS导带底(CBM)附近出现强烈的准粒子峰以及若干依赖于载流子密度的shake-off复制峰。我们的结果可通过单层WS传导电子与石墨烯等离激元模之间耦合的有效多体模型加以解释。必须考虑此类层间集体模的存在，因为它们对涉及2D过渡金属硫族化合物(TMDs)的众多器件架构中常规研究的异质结构的电子与光学性质具有深远影响[11-15]。
引用
@article{arxiv.2308.16509,
title = {Discovery of interlayer plasmon polaron in graphene/WS$_2$ heterostructures},
author = {Søren Ulstrup and Yann in 't Veld and Jill A. Miwa and Alfred J. H. Jones and Kathleen M. McCreary and Jeremy T. Robinson and Berend T. Jonker and Simranjeet Singh and Roland J. Koch and Eli Rotenberg and Aaron Bostwick and Chris Jozwiak and Malte Rösner and Jyoti Katoch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.16509},
year = {2023}
}
备注
25 pages, 9 figures including Supporting Information