扭转 MoS$_2$/WS$_2$ 异质双层中能带结构杂化与超晶格效应的可视化
材料科学
2023-09-01 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
二维范德华异质结构中单层过渡金属硫族化物（TMDs）间原子堆叠的失配会产生具有周期势的莫尔超晶格，可通过在材料间引入扭转角进行精细调控。该方法在控制 TMDs 间相互作用及调控其电子能带结构方面颇具前景，然而迄今仍缺乏对随扭转角变化的能带结构改变的直接观测。在此，我们探测由单层 MoS 与 WS 构成、扭转角分别为 、 与 的异质双层，并利用微聚焦角分辨光电子能谱研究其电子能带结构的差异。我们发现 MoS 与 WS 的电子态在布里渊区 点处存在强层间杂化，导致从单层的直接带隙转变为异质结构中的间接带隙。杂化态的复制态在依赖于扭转角的莫尔微布里渊区中心被观测到。我们通过将实验观测与超晶格色散的密度泛函理论计算相比较，确认这些复制特征源于固有的莫尔势。我们对这些特征的直接可视化凸显了利用扭转异质双层半导体来构筑改变二维异质结构电子与光学性质的杂化电子态及超晶格的潜力。
引用
@article{arxiv.2106.00403,
title = {Visualizing band structure hybridization and superlattice effects in twisted MoS$_2$/WS$_2$ heterobilayers},
author = {Alfred J. H. Jones and Ryan Muzzio and Sahar Pakdel and Deepnarayan Biswas and Davide Curcio and Nicola Lanatà and Philip Hofmann and Kathleen M. McCreary and Berend T. Jonker and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Simranjeet Singh and Roland J. Koch and Chris Jozwiak and Eli Rotenberg and Aaron Bostwick and Jill A. Miwa and Jyoti Katoch and Søren Ulstrup},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.00403},
year = {2023}
}
备注
31 pages, 6 figures in the main text and 5 figures in the supporting information