由过渡金属双卤化物(TMDs)制成的原子薄半导体是研究强光与物质相互作用的模型系统,在纳米光子学、光电子学和电子学等领域有广泛的应用。然而,TMD单分子层的光致发光光谱显示出大量的特征,而解释这些特征尤其具有挑战性。从实用的角度来看,基于单色TMD的发射器对于低尺寸器件将是有益的,但这一挑战尚待解决。在这里,我们显示了直接堆叠在TMD单层上的石墨烯,可以实现仅由TMD中性激子产生的单线和窄线光致发光。这种过滤效果来自于石墨烯对TMD的完全中和,以及将长寿命激子物种选择性非辐射转移到石墨烯上。我们的方法适用于四个基于钨和钼基TMD,并建立了TMD/石墨烯异质结构作为一组独特的光电构建基块,适用于以接近THz速率发射可见光和近红外光子、且线宽接近均质极限的电致发光系统。
Fig. 1 石墨烯作为通用的发射过滤器。
Fig. 2 用石墨烯中和原子厚度的半导体。
Fig. 3 BN封端的TMD/石墨烯在4 K时的激光功率与PL相关性。
Fig. 4 低温激子动力学
Fig. 5 热激子转移至石墨烯的证据。
相关研究成果于2020年由斯特拉斯堡大学Stéphane Berciaud课题组,发表在Nature Nanotechnology(https://doi.org/10.1038/s41565-020-0644-2)上。原文:Filtering the photoluminescence spectra of atomically thin semiconductors with graphene