过渡金属二硫属化物及其异质结中的光与物质相互作用

对二维范德瓦尔斯 (vdW) 材料的研究是一个充满活力、快速发展且仍在不断壮大的跨学科研究领域。二维 vdW 材料是真正的二维晶体，具有强的面内共价键和层间弱的范德瓦尔斯相互作用，展现出多种多样的电子、光学和力学性质。过渡金属二硫属化物 (TMDs) 是一类非常突出的二维材料，其中半导体子类尤为引人注目。它们的性质包括近红外至可见光范围内的带隙、良好的载流子迁移率、高的（光）催化和机械稳定性，以及奇异的少体现象。这些特性使得该材料对基础研究和创新器件应用都具有极高的吸引力。此外，这些材料展现出强烈的光与物质相互作用，在单层极限下可提供高达 15% 的太阳光吸收率、拉曼实验中强的散射截面，并能用于研究 vdW 异质结中的激子现象。本综述重点关注 MoS₂、WS₂、MoSe₂ 和 WSe₂ 中由材料复杂介电函数所决定的光与物质相互作用，以及通过拉曼光谱研究一阶声子模式的多样性，从而获取诸如掺杂、应变、缺陷和温度等多种材料性质。二维材料提供了一个有趣的平台，可将它们堆叠成 vdW 异质结而不受晶格失配的限制，从而产生用于应用的新型器件，同时也用于研究奇异的少体相互作用现象，例如层间激子。本文将探讨半导体 TMDs 及其异质结在光电器件中的应用前景，并讨论在光子激发下研究涌现的基础问题和少体量子现象的研究路径。