对单层 MoSe2 与 MoSe2/NbSe2 异质结构的电子控制激子
应用物理
2026-05-13 v1
摘要
单层过渡金属二硫化物 (TMDC) 因其强激子响应和原子级厚度，被视为下一代光电子器件的有前景的材料。电控其光发射是实现实际纳米级光电子器件（如发光二极管和光学调制器）的关键步骤。然而，van der Waals TMDC/金属异质结构中光致发射 (PL) 消 quenching 由于快速垂直层间电荷或能量转移而受阻，妨碍了此类电子调控。本文我们考察单层 MoSe2/块 NbSe2 异质结构，展示了垂直电场可有效恢复 PL 强度至约 80% 的单层 MoSe2 水平。进一步分析表明，单层 MoSe2 的室温 PL 强度可调幅达近三个数量级，而 MoSe2/NbSe2 异质结构可调幅约为一个数量级。首普计算（包含自旋轨道耦合）揭示，垂直电场驱动从直接到间接带隙的转变，从根本上改变了异质结构的光学响应。与单层 MoSe2 不同，异质结构显示出该增益因子随温度的显著依赖，表明激子寿命主导于层间转移过程。我们的研究表明，在 TMDC/金属界面实现了可逆的电场驱动 PL 控制，为实现可调光发射及改进二维光电子器件的接触工程提供了路径。
关键词
引用
@article{arxiv.2508.21781,
title = {Electrical Control of Excitons in Bare-MoSe2 and MoSe2/NbSe2 Heterostructure},
author = {Atanu Patra and Vishakha Kaushik and Ali Sepas and Subhamoy Sahoo and Mathias Federolf and Christian G. Mayer and Sebastian Klembt and Monika Emmerling and Simon Betzold and Seth Ariel Tongay and Fabian Hartmann and Thomas Garm Pedersen and Sven Höfling},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.21781},
year = {2026}
}