过渡金属硫族化物单层中的激子辐射寿命

我们利用具有优化时间分辨的时间分辨光致发光（PL）实验，研究了过渡金属硫族化物单层中的激子动力学。对于MoSe2单层，我们测得 $\tau_{rad}=1.8\pm0.2$ ps，将其解释为本征辐射复合时间。对于WSe2单层也发现了类似值。我们的详细分析提示以下情形：在低温下（T $\leq$ 50 K），激子振子强度如此之大，以至于在建立热平衡激子分布所需的时间内，全部光均能被发射。对于更高的晶格温度，光致发光动力学以两个具有非常不同特征时间的区域为特征。首先，由于激子-声子相互作用导致激子从辐射窗口逃逸，PL强度急剧下降，衰减时间在皮秒量级。在第一个非热区域之后，逐渐建立热平衡激子群，产生纳秒量级的更长光致发光衰减时间。激子有效辐射复合和包括激子-激子湮灭在内的非辐射复合通道共同控制后者。最后，测量的激子和三激子（trion）动力学的温度依赖性表明，这两个群体不处于热力学平衡。