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范德瓦尔斯异质结构中的应变气泡作为波长可调的局域光致发光发射源

DOI：10.1021/acsphotonics.8b01497 期刊：ACS Photonics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-22 12:04:29
摘要： 利用应变、掺杂和外部环境等外部因素调控单层过渡金属二硫化物（TMDCs）的光致发光（PL）特性，在光电子学应用中具有重要意义。其中应变尤其可作为连续改变带隙的有效手段。微米级应变梯度被提出用于构建能利用所谓激子漏斗效应的"人工原子"，例如作为激子凝聚器。本文描述了单层TMDC沉积在原子级平整基底上时自然形成的室温PL发射体——这些由碳氢化合物填充的气泡能在间距明确的亚微米区域产生可预测的局域化PL。其发射能量仅由基底材料控制的本征应变决定，使得最大应变值与应变分布曲线对给定基底上的所有气泡都具有普适性（即与气泡尺寸无关）。研究表明：当单层MoS2气泡形成于PtSe2、WS2、MoS2或石墨等块体基底时，其PL可在1.72至1.81 eV范围内调控，且通过漏斗效应实现强度显著增强。MoS2与基底良好接触区域的强基底依赖性PL猝灭效应确保了发光仅局限在气泡内；通过光学反射率测量我们确定了猝灭机制。鉴于现有丰富的单层TMDCs和原子级平整基底选择，以及此类气泡的简易制备特性，本发现为制造和研究所述可用于实际应用的发光"人工原子"开辟了新途径。
作者： Anastasia V. Tyurnina，Denis A. Bandurin，Ekaterina Khestanova，Vasyl G. Kravets，Maciej Koperski，Francisco Guinea，Alexander N. Grigorenko，Andre K. Geim，Irina V. Grigorieva
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究范德华异质结构中应变气泡作为波长可调的局域光致发光发射源的应用，重点关注应变工程和激子漏斗效应。

研究成果

范德瓦尔斯异质结构中的应变气泡提供了一种可靠的方法，通过激子漏斗效应实现局部、可调且强度增强的光致发光。光致发光能量偏移与应变相关，而基底选择可调控发射特性。该方法为光电子应用中人工原子的创建提供了途径。

研究不足

该研究仅限于特定的单层过渡金属二硫化物（TMDCs）和衬底；气泡尺寸因衬底而异，从而影响光致发光（PL）测量结果。激子漂移长度可能短于气泡半径，从而降低漏斗效应效率。淬灭机制较为复杂，且并非对所有衬底都已完全阐明。

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