在范德瓦尔斯异质结构中调控超快电子热化路径
介观与纳米尺度物理
2016-01-12 v1
摘要
超快电子热化——即导致俄歇复合、通过碰撞电离的载流子倍增以及热载流子发光的过程——发生在材料中光激发电子经历快速电子-电子散射以重新分配过剩能量并达到电子热平衡时。由于极短的时间和长度尺度，即便采用最先进的超快激光技术，纳米器件中电子热化的测量与操控仍然具有挑战性。在此，我们利用二维范德瓦尔斯(vdW)材料的原子级薄层特性克服了这一挑战，引入了与电子热化直接竞争的高度可调电子转移路径。我们在石墨烯-氮化硼-石墨烯(G-BN-G) vdW异质结构中实现了该方案，光激发载流子经由该结构从一层石墨烯传输到另一层。通过施加层间偏置电压或改变激发光子能量，可以控制层间载流子传输快于或慢于层内散射事件，从而有效调控石墨烯中的电子热化路径。我们的发现展示了一种探测并直接调制纳米材料中电子能量传输的新手段，代表了向设计和实现具有定制微观特性的新型光电子与能量收集器件迈进的重要一步。
引用
@article{arxiv.1601.02265,
title = {Tuning ultrafast electron thermalization pathways in a van der Waals heterostructure},
author = {Qiong Ma and Trond I. Andersen and Nityan L. Nair and Nathaniel M. Gabor and Mathieu Massicotte and Chun Hung Lui and Andrea F. Young and Wenjing Fang and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Jing Kong and Nuh Gedik and Frank H. L. Koppens and Pablo Jarillo-Herrero},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.02265},
year = {2016}
}
备注
Accepted to Nature Physics