外延生长石墨烯上 WS2 中的激子：纳米分辨 EELS 与 DFT 研究

在本研究中，我们调查了外延生长 WS2 的激子特性，由于其扩展到晶圆级结构的潜力，该材料对各种应用特别感兴趣。理解介电环境因层数变化和多功能异质结构而对光学性质产生的影响，对于定制器件特性至关重要。我们采用扫描透射电子显微镜中的单色电子能量损失谱（EELS）来表征通过金属有机化学气相沉积在石墨烯上生长的 WS2 的激子谱。该技术结合了纳米级的空间分辨率和高质量光谱。为了补充实验结果，我们进行了使用密度泛函理论（DFT）并应用 Bethe-Salpeter 方程的理论研究。我们发现，从单层到双层再到多层 WS2 的过渡中，光谱对于 K 谷激子（约 2.0 和 2.4 eV）以及更高能量的激子特征均显示出红移。后者的特征源于所谓的能带嵌套，即 Gamma 点和 K 点之间的跃迁。总之，本研究为不同层配置和环境下的 WS2 激子特性提供了有价值的见解，这对于未来的器件制造和特性调控是切实需要的。最后，我们表明，在仔细的理论建模支持下，纳米尺度电子谱学可以成功地将原子结构与光学性质（如激子位移）联系起来，适用于非理想化的复杂材料系统，如多层二维异质结。