Forskere identificerer ultrahurtig dynamik i monolags MoS₂/ReSe₂-heterostrukturer

Et samarbejdet team ledet af Prof. Su Fuhai fra Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) i Chinese Academy of Sciences (CAS) identificerede for nylig den ultrahurtige dynamik i monolag MoS₂ /ReSe₂ heterostrukturer.

Efter at have studeret den ultrahurtige bærerdynamik i denne heterostruktur identificerede forskerne afslapningsvejene og de mellemliggende processer for bæreroverførsel, fri bærerudvikling og interlagsexciton osv. inden for forskellige tidsskalaer, der spænder fra sub-picosekunder til hundredvis af picosekunder. Resultaterne er blevet offentliggjort i ACS Nano .

Konstruktionen af ​​van der Waals (vdW) heterostrukturer, ved hjælp af forskellige todimensionelle (2D) overgangsmetal dichalcogenides (TMD'er) film, giver en lovende vej til at skræddersy de fysiske egenskaber for individuelle lag og yderligere udvide deres anvendelsesmuligheder i fotoelektriske enheder. I mellemtiden spiller forståelsen af ​​fotobærers dynamik i vdW 2-D-TMD'er, herunder forskellige mellemliggende excitationsarter og afslapningsveje, væsentlige roller for udviklingen af ​​enheder.

Det komplette scenarie for fotobærerdynamik, især i de Rhenium dichalcogenides-baserede 2D-TMDs heterostrukturer, der har betydning i de polarisationsfølsomme fotoelektriske enheder i nær-infrarødt spektrum, forbliver uhåndgribeligt indtil videre.

I denne forskning, med lodret stablede heterostrukturer i stor skala fremstillet af deres samarbejdspartnere, undersøgte forskerne fotobærers dynamik via THz-emissionsspektroskopi, tidsopløst THz-spektroskopi og nær-infrarød optisk pumpesondespektroskopi, som muliggjorde den direkte probe af ude-af- hhv plane ladningsoverførsel (CT), in-plane ladningstransport og interband overgang.

Understøttet af teoriberegningerne og simuleringerne etablerede de fotobærerdynamikkens vej over ladningsadskillelse, inklusive den indledende CT, mellemliggende evolution fra frit elektron-hul-plasma til interlayer-excitoner og fri-bærer-indfangning, såvel som langlevende interexciton-rekombination.

CT har en udtalt tendens til at øge den transiente THz-fotokonduktivitet (~2,8 gange), den ikke-lineære mættede absorption (~5 gange) og interband-rekombinationslevetiden (> 10 gange) i heterostrukturerne sammenlignet med den isolerede ReSe₂ monolag, hvilket er mest interessant for dem, da det demonstrerede tunbarheden i stort område i fotobærerdynamik baseret på heterostrukturernes konstruktion.

Dette arbejde giver omfattende indsigt i fotobærers dynamik på tværs af ladningsadskillelsen, og det vil hjælpe med udviklingen af ​​optoelektroniske enheder baseret på ReSe₂ -MoS₂ heterostrukturer. + Udforsk yderligere

Mellemlags excitondannelse, afslapning og transport i TMD'er van der Waals heterostrukturer