利用AlGaN耦合作用调控WS2层内和层间谷激子(英文)

作者：曾鑫龙; 康闻宇; 周小文; 李玲龙; 夏源政; 刘海洋; 杨成彪; 吴雅苹^*; 吴志明^*; 李煦^*; 康俊勇

来源：Science China-Materials, 2023, 66(01): 202-210.

二维材料中的激子跃迁和能谷极化过程具有丰富的能谷物理特性,因此具有极大的研究价值.本文发现,单层和双层WS2中激子和能谷特性可以通过耦合不同掺杂浓度的AlGaN进行有效调控.当WS2和n型AlGaN耦合时,会出现显著的激子能量红移.值得一提的是,来自AlGaN的层间电荷转移作用会促使双层WS2形成II型能带,进而产生层间激子跃迁.层内激子峰和层间激子峰的能量和强度还可以通过双层WS2中的转角进行调控.在13 K条件下,通过耦合n型AlGaN,单层WS2的谷极化率高达82.2%.这是由于AlGaN的电子-声子相互作用会带来更高的激子衰减速率,且掺杂导致的载流子屏蔽效应会减少层间谷散射.层间激子的谷极化率明显高于层内激子,这是由于在层间激子中电子-空穴相互作用较弱,导致层间谷散射受到抑制.本文提出了一种简便有效的方法来调控二维材料的激子特性,在单层WS2中实现了极高的谷极化,并在双层WS2中诱导出层间激子.这些发现将激发谷激子物理学的创新探索,并推动新兴的谷电子器件的应用研究.

• 单位
  厦门大学; 东南大学