利用上转换光谱探测单层 MoSe2 与 MoTe2 中的激子态
介观与纳米尺度物理
2018-09-26 v1 材料科学
摘要
过渡金属硫族化物（TMDs）在原子单层（ML）极限下为直接带隙半导体，具有迷人的光学与自旋-谷性质。单个 ML 高达 20% 的强光学吸收由激子（即由库仑吸引束缚的电子-空穴对）主导。由于振子强度低且强非均匀展宽，MoSe 与 MoTe 单层中的激发激子态迄今难以观测。本文中我们表明，六方氮化硼封装使得我们 MoSe 与 MoTe 单层样品中 A:1 激子的发射线宽分别低于 1.5 meV 与 3 meV。这使我们能够通过光致发光上转换光谱研究两种单层材料的激发激子态。激发激光调谐至与 A:1 跃迁共振，我们观察到高于激光能量达 200 meV 的激发激子态发射。我们展示了对该非线性光学过程效率的偏压调控。在上转换的起源处，我们的模型计算表明一种 TMD ML 特有的激子-激子（Auger）散射机制，涉及激发导带从而生成小波矢的高能激子。该光学跃迁进一步通过白光反射率、光致发光激发与共振拉曼散射得以研究，确认其起源于单层薄半导体中的激发激子态。
引用
@article{arxiv.1805.04440,
title = {Exciton states in monolayer MoSe2 and MoTe2 probed by upconversion spectroscopy},
author = {B. Han and C. Robert and E. Courtade and M. Manca and S. Shree and T. Amand and P. Renucci and T. Taniguchi and K. Watanabe and X. Marie and L. E. Golub and M. M. Glazov and B. Urbaszek},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.04440},
year = {2018}
}
备注
14 pages, 7 figures, main text and appendix