二维半导体中应变、带隙与激子动力学的针尖诱导纳米调控
材料科学
2020-12-08 v1
摘要
过渡金属硫族化物(TMD)单层中层带隙、吸收与发射能量、光致发光(PL)量子产率、激子输运和能量转移的可调性，为广泛的超薄光子器件提供了一类新功能。近期的应变工程方法已使我们能够调控其中部分性质，然而在纳米尺度上结合实时与实空间表征的动态控制仍具挑战。在此，我们展示了WSe2单层中自然形成褶皱的动态纳米机械应变工程，并利用高光谱自适应针尖增强PL(a-TEPL)光谱实时研究其纳米光谱性质。首先，我们通过空间分辨率优于15 nm的高光谱a-TEPL纳米成像表征纳米褶皱，揭示了褶皱顶点处诱导拉伸应变对纳米激子性质的改变，例如由于激子漏斗效应导致的量子产率提升、PL能量降低达约10 meV，以及由重构电子能带结构引起的TEPL光谱对称性变化。随后，我们通过原子力针尖控制按压与释放褶皱顶点，动态调控局域应变。该纳米机械应变工程使我们能够以可逆方式在纳米尺度上调谐激子动力学与发射性质。此外，我们展示了一种褶皱发射的系统性开关与调制平台，为原子级薄半导体中稳健、可调且超紧凑的纳米光源提供了新策略。
引用
@article{arxiv.2012.03493,
title = {Tip-induced nano-engineering of strain, bandgap, and exciton dynamics in 2D semiconductors},
author = {Yeonjeong Koo and Yongchul Kim and Soo Ho Choi and Hyeongwoo Lee and Jinseong Choi and Dong Yun Lee and Mingu Kang and Hyun Seok Lee and Ki Kang Kim and Geunsik Lee and Kyoung-Duck Park},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.03493},
year = {2020}
}