TMD异质结构中激子响应的第一性原理研究：堆叠、扭转和层间距离的影响
介观与纳米尺度物理
2025-03-21 v2
摘要
二维过渡金属二硫属化物的范德华异质结构为通过堆叠、扭转或应变调控其光学性质来设计光电器件提供了独特平台。利用从头算多体微扰理论，我们预测了不同堆叠和扭转方式下MoS/WS和MoSe/WSe异质双层的电子和光学（吸收和光致发光光谱）性质。我们分析了谷劈裂和光学跃迁，并解释了层间和层内激子态的增强或猝灭。与仅关注高对称K点附近跃迁的既有模型不同，我们的结果涵盖了布里渊区内所有可能的跃迁。对于扭转的硒基异质结构，这一结果导致了一个在两层中均具有显著电子密度的层间激子，以及一个分布在MoSe和WSe上的混合层内激子。我们提出，在某些MoSe/WSe异质结构中，有可能产生激子态的反转顺序，其中WSe层内激子的能量低于MoSe。我们预测了激子峰位置（约100 meV）和激子辐射寿命的可变性，从皮秒到纳秒，甚至在扭转双层中可达微秒。对激子能量和寿命的控制为量子信息和光学传感应用铺平了道路。
关键词
引用
@article{arxiv.2404.17182,
title = {Excitonic response in TMD heterostructures from first-principles: impact of stacking, twisting, and interlayer distance},
author = {R. Reho and A. R. Botello-Méndez and D. Sangalli and M. J. Verstraete and Zeila Zanolli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.17182},
year = {2025}
}