WSe2/石墨异质结构中的层相关电荷转移与层间耦合
材料科学
2025-09-11 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
理解二维异质结构的界面相互作用对于发展光电子和量子技术至关重要。我们研究了由金属有机化学气相沉积 (MOCVD) 生长的 WSe 薄膜（1至5层）在石墨/SiC 上的结构，与其在 SiO 上的石墨 exfoliated WSe 进行直接比较，采用拉曼光谱和光致发光 (PL) 光谱辅以原子力显微镜 (AFM)。拉曼测量显示，WSe/石墨异质结构中存在压缩应变和界面电荷转移，蓝移的声子模式以及在 SiO 上不存在的更高阶层间呼吸模态证实了这一点。随着 WSe 层数的增加，石墨的 G 和 2D 模态的位移和衰减表明其呈现出逐渐的 p 型掺杂，而 WSe 声子位移指向半导体的 n 型掺杂，符合界面电子转移。PL 显示，单层 WSe 薄膜因 ultrafast 电荷转移和 F"orster 共振能量转移 (FRET) 而强烈消失相对于 SiO 支撑的薄膜在多层时出现部分发射恢复。不同基底下的 exciton 行为差异显著：在 SiO 上，A、B 激子能随层数变化显著，而在石墨上则几乎固定。这种稳定性反映了石墨强大的介电屏蔽效应和电荷转移引起的自由载流子屏蔽效应的综合作用，应变起次要作用。这些结果表明，石墨不同于 SiO，是一种主动的界面合作伙伴，可稳定激子态并实现对 2D 异质结构光学响应的工程化。
引用
@article{arxiv.2509.08340,
title = {Layer-dependent Charge Transfer and inter-layer coupling in WSe2/Graphene Heterostructures},
author = {Lan Huang and Laric Bobzien and Ángel Labordet Álvarez and Daniel E. Cintron Figueroa and Li-Syuan Lu and Chengye Dong and Joshua A. Robinson and Bruno Schuler and Mirjana Dimitrievska},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.08340},
year = {2025}
}