铁电畴驱动的单层 MoSe2 与 WSe2 中激子与带电激子的调制
材料科学
2019-02-18 v1
摘要
在这项工作中，我们展示了如何利用畴工程化的铌酸锂选择性掺杂单层 MoSe2 和 WSe2，并证明这些铁电畴能够显著增强或抑制光致发光（PL），其中最显著的调制发生在两个畴之间的异质结界面处。我们利用微光致发光和拉曼系统获得了不同掺杂的过渡金属硫族化物（TMDs）的空间分辨图像。由于衬底剩余极化引起的静电掺杂，畴反转的铌酸锂导致了 TMDs 的变化。此外，不同掺杂的 TMDs（n 型 MoSe2 和 p 型 WSe2）表现出相反的 PL 调制。当同一片单层 MoSe2 附着在正极（P+）和负极（P-）畴上时，获得了具有明显相反电荷的畴，PL 增强达 9 倍。铁电畴上这种尖锐的 PL 调制源于材料导带或价带中不同的自由电子或空穴浓度。此外，由于内建电场，激子在 P+ 和 P- 畴之间的界面处迅速解离。我们能够利用热释电效应通过温度调节 P+ 和 P- 畴上的电荷，并在窄温度范围内观察到快速的 PL 猝灭，说明所观察到的 PL 调制本质上是电子性的。这一观察结果为利用直接带隙 TMD 二维材料作为铌酸锂平台的主动光学元件创造了机会，通过对铌酸锂衬底进行畴工程化来构建可用于光电探测器甚至片上电驱动光源的有源异质结构。
引用
@article{arxiv.1902.05661,
title = {Ferroelectric driven exciton and trion modulation in monolayer MoSe2 and WSe2},
author = {Bo Wen and Yi Zhu and Didit Yudistira and Andreas Boes and Linglong Zhang and Tanju Yidirim and Boqing Liu and Han Yan and Xueqian Sun and Yu Zhou and Yunzhou Xue and Yupeng Zhang and Lan Fu and Arnan Mitchell and Han Zhang and Yuerui Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.05661},
year = {2019}
}