SCMs|利用AlGaN耦合作用调控WS2层内和层间谷激子

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. 近日, 厦门大学吴雅苹教授, 吴志明教授和李煦副教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文, 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Al-GaN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. 

文章信息

ZaZeng, X., Kang, W., Zhou, X. et al. Modulating the intralayer and interlayer valley excitons in WS₂ through interaction with AlGaN. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-022-2138-x

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