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利用扫描探针显微镜技术探测垂直范德华p-n结中的层间激子
摘要： 二维（2D）半导体凭借单维度强限域效应展现出卓越的光电特性。本研究采用电流传感原子力显微镜（CSAFM），对由双层n型MoS2与少层p型GaSe垂直堆叠构成的p-n结中层间激子进行了研究。该p-n界面通过机械剥离法制备于高定向热解石墨（HOPG）基底上，由此形成的异质结构构成了理想的分层体系——HOPG作为电学表征的底电极接触层。在CSAFM模式下，自制金探针作为顶电极接触?；《懿馐韵允荆焊胮-n界面在±1V偏压下呈现显著整流特性（整流比达10^4）。I-V特性曲线表明，在低于带隙能量的激发条件下会产生填充因子为0.55的明显光伏效应，该现象可归因于界面处层间激子解离。密度泛函理论（DFT）计算证实该异质结构存在层间激子形成可能：GaSe价带与MoS2导带在约1.5eV能级贡献了界面特有态。p-n界面的光致发光测量为该能级的激子跃迁提供了实验证据。最后，785nm激发波长下的界面光电流成像证实了此类激子的高效提取。本研究为范德华异质结构中层间激子辅助的未来二维光电器件及光捕获应用开辟了新途径。
关键词： 光电子学、范德瓦尔斯异质结、硒化镓、密度泛函理论、二硫化钼、层间激子、p-n结
更新于2025-09-23 15:23:52
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范德华异质结构中的超快动力学
摘要： 范德瓦尔斯异质结构是由原子级厚度的二维（2D）层状材料堆叠而成的合成量子材料。由于这些原子薄层中的电子会受到层间耦合的影响，其特性不仅取决于组成单层，还受层间相互作用制约。近年来，不同类型的范德瓦尔斯异质结构已展现出诸多引人注目的电学、光学和磁学特性。本综述重点探讨过渡金属硫族化合物（TMDC）异质结构中独特的激发态动力学。作为研究最广泛的二维半导体，TMDC单层具有显著的激子态和谷自由度可调控性。许多TMDC异质结构具有交错能带排列特征，这种能带排列对异质结构中激发态的演化产生深远影响，包括层间超快电荷转移、层间激子形成以及驻留载流子中长期存在的自旋与谷极化现象。本文综述了从飞秒到微秒时间尺度阐明TMDC异质结构电子动力学的最新实验与理论研究，并评述这些效应对光电器件、谷电子器件和自旋电子器件潜在应用的相关性。
关键词： 自旋和谷极化、电荷转移、谷电子学、过渡金属二硫化物、范德华异质结构、激发态动力学、自旋电子器件、层间激子、光电子学
更新于2025-09-23 15:21:01
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层间激子控制与操控的机遇与挑战
摘要： 范德瓦尔斯异质结的进展使得通过电学及其他手段控制层间激子成为可能，为高温激子凝聚和谷-自旋光电子学带来了令人振奋的机遇。
关键词： TMD双层膜、激子凝聚、范德华异质结构、谷-自旋光电子学、层间激子
更新于2025-09-23 15:21:01
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持久的兴奋
摘要： 二维材料的原子级乐高乐园已成为科学家们频繁探索的领域，这里拥有丰富的构建?？?，可创造出几乎无限堆叠构型的研究对象。当两个或更多单层材料组合形成具有弱相互作用组分层的同质或异质人工结构时，真正的范德华（vdW）架构就此诞生。这类人造结构能呈现与单层材料截然不同的电子、光学和磁学现象。一个典型例证是新型激子的出现——其中电子与空穴分处不同层间。虽然"层间"或"间接"激子的形成并非范德华结构独有（目前已在过渡金属二硫化物TMD双层中观测到此类现象），但源自二维极限下本征谷物理特性和增强库仑相互作用的二维材料独特性质，为研究开辟了激动人心的新方向。同样，利用长寿命层间激子实现高温激子凝聚这一广受讨论的设想，仍是尚待实验验证的可能性。与单层材料相比，范德华层状结构还具有额外自由度：由激子特性对层间相互作用及组分单层结构排列的敏感依赖性所决定的扭转角。从实际应用角度看，这一独特特性尤为重要，它为层间激子的工程调控提供了全新手段。
关键词： TMD异质双层、激子、二维材料、范德华结构、层间激子
更新于2025-09-23 15:21:01
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大面积化学气相沉积生长的WS?/WSe?异质结构中层间激子的超快形成与动力学研究
摘要： 通过化学气相沉积（CVD）法制备的WSe2单层上堆叠WS2单层，构建了WS2/WSe2异质结构。采用超快瞬态光谱技术揭示该异质结构中的超快电荷转移与层间激子动力学过程。当以617纳米（2.01电子伏特）光激发WS2的A激子跃迁时，在WSe2的A激子跃迁波长749纳米附近观测到超快光漂白信号。该漂白信号持续数纳秒，远长于WS2和WSe2单层膜中A激子的本征寿命。此外，选择性以749纳米光激发异质结构中WSe2的A激子时，WS2的A激子跃迁区域出现超快光漂白，其恢复过程呈现典型时间常数约1.8皮秒的单指数弛豫。在620纳米附近探测到的极快弛豫现象表明：WS2导带下方存在丰富的缺陷态，可高效捕获光激发时从WSe2转移来的电子。光谱结果表明：室温下CVD生长的WS2/WSe2双层膜本质为II型异质结构。光激发时电子与空穴分别局域于WS2和WSe2层，从而形成层间激子。
关键词： 电荷转移、层间激子、II型异质结构、过渡金属二硫化物、瞬态光谱学
更新于2025-09-10 09:29:36