单层黑磷中高度各向异性且稳健的激子
介观与纳米尺度物理
2014-11-07 v1
摘要
半金属石墨烯和半导体单层过渡金属二硫化物 (TMDCs) 是近年来研究最密集的二维 (2D) 材料。最近，黑磷因其广泛可调的直接带隙、高载流子迁移率以及非凡的面内各向异性电学、光学和声子特性，成为一种有前景的新型二维材料。然而，目前的进展主要局限于其薄膜形式，其在真正二维量子限制下的独特性质尚未得到证实。在此，我们利用室温下的偏振分辨光致发光测量，揭示了单层黑磷中高度各向异性且紧密结合的激子。我们表明，无论激发激光的偏振如何，来自单层的发射光均沿轻有效质量方向线性偏振，并集中在 1.3 eV 附近，这是高度各向异性亮激子发射的清晰特征。此外，光致发光激发光谱表明准粒子带隙为 2.2 eV，据此我们估算激子结合能约为 0.9 eV，这与基于第一性原理的理论结果一致。对具有极大结合能的高度各向异性亮激子的实验观测，不仅为未来探索这种特殊二维材料中的多电子效应开辟了途径，也预示着其在片上红外光源等光电器件中的广阔前景。
引用
@article{arxiv.1411.1695,
title = {Highly Anisotropic and Robust Excitons in Monolayer Black Phosphorus},
author = {Xiaomu Wang and Aaron M. Jones and Kyle L. Seyler and Vy Tran and Yichen Jia and Huan Zhao and Han Wang and Li Yang and Xiaodong Xu and Fengnian Xia},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.1695},
year = {2014}
}