基于 MoSe2-WSe2 横向异质结构的电控界面电荷转移诱导的激子
介观与纳米尺度物理
2025-05-07 v1
摘要
控制二维过渡金属硫化物（TMDs）异质结构中激子及其传输是推进芯片集成光子学和电子学的核心。我们研究了单层（1L）MoSe2-WSe2 横向异质结构（LHS）中激子及其复合物的受控生成与操控，直接通过水助化学气相沉积生长。采用场效应晶体管设计，通过集成多层石墨烯背栅、单层石墨烯边缘接触和多层六氮化硼（hBN）封装，实现了对激子复合物及其跨越 1D 界面传输的精确电调控。在低温（4 K）下，光致发光和光电流图谱揭示了局部电场和界面现象在调制激子、空穴-激子对（trion）和自由载流子方面的协同作用。我们观察到在电气操控下由激子-空穴对转换驱动的激子和空穴对密度的空间变化。第一性原理密度泛函理论计算显示，横向界面和石墨烯-TMDs 接触区域的能带存在显著修改。此外，我们展示了 2D TMDS LHS 作为量子发射器的可持久性，实现了通过调制载流子注入和电偏置对窄带发射的精确控制。这一工作拓展了横向异合物中激子行为的现有理解边界，突出了跨 1D 界面进行受控激子操控的潜力，为下一代电光子量子器件铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2407.13724,
title = {Electrically Controlled Interfacial Charge Transfer Induced Excitons in MoSe2-WSe2 Lateral Heterostructure},
author = {Baisali Kundu and Priyanka Mondal and David Tebbe and Md. Nur Hassan and Suman Kumar Chakraborty and Marvin Metzelaars and Paul Kögerler and Debjani Karmakar and Christoph Stampfer and Bernd Beschoten and Lutz Waldecker and Prasana Kumar Sahoo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.13724},
year = {2025}
}
备注
5 Figs