缺陷导致单层WS2中截然不同的激子-激子相互作用(英文)

作者：郑玮豪; 范鹏; 张丹亮; 郑弼元; 葛翠环; 陈荧; 徐博一; 唐梓岚; 刘建武; 张添; 蒋英; 王笑; 朱晓莉; 陈舒拉^*; 袁荃; 潘安练^*

来源：Science China-Materials, 2022, 65(09): 2502-2510.

• transition metal dichalcogenides
• monolayers
• defect population
• exciton diffusion
• exciton-exciton annihilation

具有原子层厚度的过渡金属硫族化合物(TMDs)的光电性质深受缺陷数量(DPs)的影响.在本工作中,我们通过多种制备方法得到了具有不同缺陷数量的单层WS2,并进一步揭示了他们之间不同的激子-激子相互作用.稳态荧光(PL)实验观察到在低的激发功率下,具有最少缺陷密度的单层展示出了最高的荧光强度,但在高的激发功率下却被具有更多缺陷的单层所追赶并大幅超越.激发功率依赖实验表明这些单层展现出了不相同的荧光饱和行为,其饱和阈值功率差异甚至高达四个数量级.结合原位荧光成像以及时间分辨荧光实验,我们将这些单层中的荧光演化差异归因于不同的缺陷数量.而这些缺陷数量的差异大大地影响着激子扩散行为并随之带来不同的非辐射激子-激子湮灭.通过谷偏振实验,我们再次检验了这些单层的缺陷数量.本工作揭示了不同缺陷过渡金属硫族化合物单层中截然不同的荧光行为和潜在的激子动力学,很大程度上促进了面向实际应用的相关高性能器件的设计.

• 单位
  化学生物传感与计量学国家重点实验室; 华中科技大学