金属硫属化物异质结构中依赖于厚度和扭转角的层间激子
介观与纳米尺度物理
2023-02-14 v1
摘要
层间激子，即组成准粒子位于不同堆叠半导体层中的束缚电子-空穴对，正在二维半导体异质双层中被深入研究。它们的存在归因于两层之间固有的II型能带排列，使这些层转变为p-n结。在此，我们揭示了金属硫属化物异质双层（即gamma-InSe置于epsilon-GaSe上）中显著的层间激子（IX），鉴于其直接带隙依赖于层数，其显著发射仅通过调节厚度即可调控。时间分辨光致发光光谱揭示了相较层内激子明显更长的层间激子寿命，从而确认了其性质。线性斯塔克效应产生束缚电子-空穴对，其分离距离d仅为(3.6 \pm 0.1) {\AA}，且d非常接近dSe = 3.4 {\AA}（计算得到的界面Se分离距）。IX的包络依赖于扭转角，并可用能量上近乎等间距的叠加发射来描述，仿佛由于小莫尔周期引起的局域化而量子化。这些异质堆叠的特征在于极平的界面价带，使其成为载流子掺杂后观测磁性或其他关联电子相的首选候选。
引用
@article{arxiv.2210.08296,
title = {Thickness and twist angle dependent interlayer excitons in metal monochalcogenide heterostructures},
author = {Wenkai Zheng and Li Xiang and Felipe de Quesada and Mathias Augustin and Zhengguang Lu and Matthew Wilson and Aditya Sood and Fengcheng Wu and Dmitry Shcherbakov and Shahriar Memaran and Ryan E. Baumbach and Gregory T. McCandless and Julia Y. Chan and Song Liu and James Edgar and Chun Ning Lau and Chun Hung Lui and Elton Santos and Aaron Lindenberg and Dmitry Smirnov and Luis Balicas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.08296},
year = {2023}
}
备注
ACS Nano, in press 42 pages plus, 4 figures, plus supplementary information file, containing 21 supplementary figures