栅压对过渡金属硫族化物单层量子产率的控制
材料科学
2020-01-29 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
揭示出显著半导体性质的二维过渡金属硫族化物（2D-TMD）单层是当前活跃的实验研究对象。最近实验表明，当静电掺杂使 MoS2 和 WSe2 单原子层成为本征半导体时，其量子产率可接近 unity（1）。然而，现有的理论描述未能阐明栅压控制量子产率背后的物理机制。本工作试图提出一种一致的半唯象理论来描述 2D-TMD 中光生载流子弛豫，从而得到量子产率对 FET 栅压的解析依赖关系。我们考虑标准实验情形：2D-TMD 单层与金属栅极构成平行板电容器，电容器电荷正比于栅压。针对自由电子与空穴复合（辐射与无辐射俄歇复合）占优以及激子复合（辐射与俄歇复合）占优两种情况，计算了 TMD 单层量子产率对栅压和载流子产生率的依赖关系。两种情况下均推导出了在固定栅压下量子产率对栅压和光生载流子产生率的解析表达式。与实验的定量一致表明所提理论模型适用于描述 2D-TMD 单层中的载流子光生与复合。所得结果展示了通过栅压控制 2D-TMD 量子产率的可能性，并指出 2D-TMD 是现代光电子器件的 promising（有前景）候选者。
引用
@article{arxiv.1909.10099,
title = {Gate Voltage Control of Transition Metal Dichalcogenide Monolayers Quantum Yield},
author = {Maksym V. Strikha and Anatolii I. Kurchak and Anna N. Morozovska},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.10099},
year = {2020}
}
备注
21 pages, 8 figures, 1 appendix