过渡金属硫族化物中的本征与 extrinsic 缺陷相关激子

我们研究了单层过渡金属硫族化物（TMDCs）低温光致发光中出现的一个激子峰，该峰通常与缺陷和无序相关。首先，为揭示缺陷相关激子的本征起源，我们在典型 TMDC 单层 $MoS_2$ 中研究了它们对栅压、激发功率和温度的依赖关系。我们表明，缺陷相关激子的全部行为范围可用一个简单模型理解：中性激子束缚于电离施主能级（可能与硫空位相关），其密度为 $7\cdot10^{11} cm^{-2}$。其次，为研究缺陷相关激子的外禀起源，我们在低温下将氧分子原位可控地沉积到 $MoS_2$ 表面。我们发现，除了 $3\cdot10^{12} cm^{-2}$ 的平凡 p 型掺杂外，氧通过功能化空位影响缺陷相关激子的形成。综合来看，我们的结果揭示了缺陷相关激子的起源，提出了一种简单而确定的方法来追踪 TMDCs 的功能化、基准化器件质量，并为杂化有机-无机 TMDC 器件中的激子工程铺平了道路。