探测 WSe$_2$ 单层中暗激子通过局域应变场的输运
介观与纳米尺度物理
2022-01-19 v1 应用物理
摘要
过渡金属硫族化物（TMDs）单层近来已成为一种有前景的光电子平台。然而，要充分发挥其潜力，理解和调控这些单层中存在的不同激子种类的性质，并控制其在材料中的输运十分重要。一种有前景的方法依赖于在原子级薄半导体中构建激子所穿行的应变场。例如，在 WSe 单层中，局域应变已被用于调控激子的发射波长、诱导激子汇聚与转换，甚至实现单光子源与量子点。在包括量子信息处理在内的应用充分利用这些现象之前，必须深入理解激子与应变场相互作用的细节。为此，我们开发了一种低温技术，能够探测 TMDs 中纳米尺度应变场内亮激子与暗激子的动力学。在我们的方法中，纳米雕刻的锥形光纤用于在 5 K 下同时产生应变并探测 WSe 单层的近场光学响应。当光纤挤压单层时，其最低能量光致发光（PL）峰红移多达 390 meV（对应于未应变 WSe 单层层带隙的 20%）。这些红移峰偏振方向垂直于 WSe 平面，且具有较长的上升时间（10 ps）与寿命（52 ps），表明它们源自名义上自旋禁戒的暗激子。综合来看，这些观察表明暗激子在其长寿命期间被汇聚至高应变区域，并且是低温下漂移与扩散的主要参与者。我们的工作阐明了暗激子在局域应变 WSe 中所起的重要作用。
引用
@article{arxiv.2103.01064,
title = {Probing dark exciton navigation through a local strain landscape in a WSe$_2$ monolayer},
author = {Ryan J. Gelly and Dylan Renaud and Xing Liao and Benjamin Pingault and Stefan Bogdanovic and Giovanni Scuri and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Bernhard Urbaszek and Hongkun Park and Marko Lončar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.01064},
year = {2022}
}
备注
19 pages, 4 figures