范德瓦耳斯异质结构中的层间激子：结合能、斯塔克位移与场致解离
介观与纳米尺度物理
2020-04-02 v1 材料科学
摘要
具有II型能带排列的范德瓦耳斯异质结构(vdWHs)中光激发的层内激子已被观察到在超快时间尺度上隧穿成为层间激子。此类层间激子具有足够长的寿命，利用外加面内电场诱导其解离成为提高光电流器件效率的一种有吸引力的选择。在本文中，我们使用基于外复缩放(ECS)的数值方法，计算了六种不同过渡金属硫族化物(TMD) vdWHs的层间激子结合能、斯塔克位移和解离速率。我们采用描述电子-空穴对相互作用的解析双层Keldysh势，并通过与完整的多层泊松方程比较来验证其精度。基于此模型，我们得到了激子解离速率的解析弱场表达式。所分析的异质结构为MoS/MoSe、MoS/WS、MoS/WSe、MoSe/WSe、WS/MoSe和WS/WSe，处于不同介电环境中。对于弱电场，我们发现WS/WSe在六种结构中具有最快的解离速率。此外，我们观察到vdWHs中的激子解离速率显著大于其单层对应物。
引用
@article{arxiv.2002.00824,
title = {Interlayer excitons in van der Waals heterostructures: Binding energy, Stark shift, and field-induced dissociation},
author = {Høgni C. Kamban and Thomas G. Pedersen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.00824},
year = {2020}
}