石墨烯-MoS2 垂直异质结构中界面电荷分离与复合的光谱证据
光学
2023-04-19 v1 材料科学
摘要
由石墨烯（Gr）和过渡金属硫族化合物（TMDs）组成的垂直范德瓦耳斯（vdW）异质结构为在二维极限下探索光学与电子性质创造了引人入胜的平台。先前研究揭示了 Gr/MoS2 异质结构中界面激流子的超快形成及激子动力学。然而，对石墨烯基异质结构中界面电荷分离及后续动力学的完整理解仍不清楚。在此，我们通过全面超快手段，包括时间分辨太赫兹光谱（TRTS）、太赫兹发射光谱（TES）和瞬态吸收光谱（TAS），在不同光激发能量和堆叠顺序下研究 Gr-MoS2（包括 Gr/MoS2 和 MoS2/Gr 堆叠顺序）异质结构的载流子动力学。我们证明 Gr/MoS2 异质结构在 MoS2 的亚 A 激子光激发下产生从石墨烯注入 MoS2 层的热电子注入，而 MoS2/Gr 中的界面电荷分离可能被衬底电场部分阻挡。对于具有相反堆叠顺序的 Gr-MoS2 异质结构，电荷转移（CT）沿相同方向发生，导致界面光电流方向相反，这由太赫兹（THz）发射直接证实。此外，我们证明 CT 后界面电荷的复合时间在 18 ps 到 1 ns 量级，取决于 MoS2 层中的缺陷态密度。本工作提供了石墨烯基异质结构界面电荷动力学的全面且明确的图像，这对开发基于 Gr/TMDs 的光电器件至关重要。
引用
@article{arxiv.2304.08724,
title = {Spectroscopic Evidence for Interfacial Charge Separation and Recombination in Graphene-MoS2 Vertical Heterostructures},
author = {Yuqing Zou and Zeyu Zhang and Chunwei Wang and Yifan Cheng and Chen Wang and Kaiwen Sun and Wenjie Zhang and Peng Suo and Xian Lin and Hong Ma and Yuxin Leng and Weimin Liu and Juan Du and Guohong Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.08724},
year = {2023}
}
备注
23 pages, 5 Figures