p型掺杂WSe$_2$单层中隧穿电流诱导的局域激子发光
光学
2022-10-06 v1 材料科学
摘要
我们利用空气中工作的扫描隧道显微镜(STM)中的隧穿电流，对转移到金基底上的剥离二硒化钨(WSe)单层进行局域光发射激发，研究了其激子性质。在所获得的谱中，发射能量与所加偏压无关，且类似于光致发光(PL)结果，表明在这两种情况下，光发射均源于中性与带电激子的复合。有趣的是，电子注入速率即隧穿电流，可用于控制带电与中性激子发射的比例。在过渡金属硫族化物(TMD)中获得的量子产率为每个电子个光子。所提出的激发机制是载流子直接向导带注入。该WSe单层在超高真空中进行的STM图像下呈现出亮缺陷与暗缺陷。STS证实样品为p型掺杂，这可能是所观察缺陷的净结果。界面水层的存在使单层与金支撑层解耦，并允许WSe单层发出激子发射。水层的形成是样品转移过程中由于无处不在的空气湿气而产生的固有特征。因此，去除水层的真空热退火会猝灭TMD的激子发光。隧穿电流可局域位移水分子，导致激子发射猝灭以及金基底引起的等离子体发射。本发现拓展并深化了STM诱导光发射(STM-LE)在半导体TMD上的应用与理解，以高空间分辨率探测激子发射与动力学。
引用
@article{arxiv.2210.01991,
title = {Tunneling-current-induced local excitonic luminescence in p-doped WSe$_2$ monolayers},
author = {Ricardo Javier Peña Román and Yves Auad and Lucas Grasso and Fernando Alvarez and Ingrid David Barcelos and Luiz Fernando Zagonel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.01991},
year = {2022}
}
备注
Includes main text and supplementary material, 22 pages