单层 MoS2 中缺陷辅助电子-空穴复合的超快动力学

在这篇快报中，我们展示了针对 MoS$_{2}$ 单层中载流子复合动力学的非简并超快光泵浦-探测研究。通过将探测光波长调谐至远长于激子线的位置，我们使探测光透射率对光激发电子和空穴的总布居数变得敏感。我们的测量揭示了光激发电子和空穴复合的两个不同时间尺度：一个持续约 2 ps 的快时间尺度和一个持续超过约 100 ps 的慢时间尺度。观测到的载流子动力学对温度和泵浦注量的依赖关系与缺陷辅助复合作为电子-空穴复合的主要机制一致，在该机制中，电子和空穴通过俄歇过程被缺陷俘获。二维原子材料中的强库仑相互作用，加上二维金属二硫属化物中强的电子和空穴关联，使得俄歇过程对于缺陷俘获载流子特别有效。我们提出了一个载流子复合动力学模型，定量地解释了我们在不同温度和泵浦注量下数据的所有特征。对俄歇载流子俘获速率常数的理论估计与实验确定的值吻合良好。我们的结果强调了俄歇过程在二维原子材料中所起的重要作用。