Tvådimensionella (2D) halvledare kan vara värd för en rik uppsättning excitoniska arter på grund av de kraftigt förbättrade Coulomb-interaktionerna. De excitoniska tillstånden kan uppvisa stora oscillatorstyrkor och starka ljus-materia-interaktioner, och dominerar de optiska egenskaperna hos 2D -halvledare. Dessutom, på grund av den låga dimensionen, excitonisk dynamik för 2D -halvledare kan vara mer mottaglig för olika yttre stimuli, berika de möjliga skräddarsydda metoderna som kan utnyttjas.

Att förstå de faktorer som kan påverka dynamiken i de optiskt genererade exciterade tillstånden representerar en viktig aspekt av excitonisk fysik i 2D-halvledare, och är också avgörande för praktisk tillämpning eftersom upphetsade tillståndsliv är kopplade till nyckeltalen för meriter för flera optoelektroniska och fotoniska enheter. Medan vissa erfarenheter har samlats för bulk halvledare, den atomära karaktären hos 2D -halvledare kan göra dessa tillvägagångssätt mindre effektiva eller svåra att anpassa. Å andra sidan, de unika egenskaperna hos 2D -halvledare, såsom de robusta excitoniska tillstånden, känsligheten för yttre miljöfaktorer och flexibilitet vid konstruktion av vdW -heterostrukturer, lova moduleringsstrategier som skiljer sig från konventionella material.

I en ny översiktsartikel publicerad i Ljus:Vetenskap och applikationer, ett team av forskare, ledd av professor Fengqiu Wang från Nanjing University, Kina sammanfattar den hittills erhållna kunskapen och framsteg när det gäller modulering av fotocarrieravslappningsdynamik i 2D -halvledare. Efter en kort sammanfattning av fotobärarens avslappningsdynamik i 2D -halvledare, författarna diskuterar först moduleringen av Coulomb -interaktioner och de resulterande effekterna på de övergående egenskaperna. Coulomb -interaktionerna i 2D -halvledare kan moduleras genom att införa ytterligare screening från den externa dielektriska miljön eller injicerade laddningsbärare, vilket leder till modifiering av kvasipartikelbandgap och excitonbindande energi. Därefter diskuteras de påverkande faktorerna på fotocarrierdynamiken och manipuleringsmetoderna enligt de avslappningsvägar eller mekanismer de är associerade med.

Den första diskuterade faktorn är den initiala distributionen av fotobärare i elektroniska bandstrukturer, som kan påverka deras sönderfallsprocesser genom att möjliggöra olika tillgängliga avslappningsvägar i energi- och momentumutrymmet. Därefter diskuteras defektassisterad och fononassisterad avslappning. Även om tillvägagångssätten som använder defektassisterad avslappning som jonbombardering och inkapsling liknar dem för bulk halvledare, moduleringen av fononassisterad avslappning för 2D-halvledare kan vara annorlunda.

"Å ena sidan, kopplingen mellan laddningsbärare och fononer kan förbättras på grund av den undertryckta dielektriska screening; å andra sidan, det höga yt-till-volym-förhållandet gör 2D-material mer mottagliga för den yttre fononiska miljön. "Dessutom, flexibiliteten när det gäller att konstruera vdW -heterostrukturer och den ultrasnabba laddningsöverföringen över gränssnitten möjliggör anpassning av fotocarrierdynamiken genom bandjusteringsteknik.

Övergången mellan olika partikelarter erbjuder också möjlighet att modulera genom att ändra förhållandena mellan olika kvasipartiklar, som kan modifiera den relativa delen av olika avslappningsvägar, och därmed de övergående optiska svaren för hela provet. Äntligen, moduleringen av dynamiken i spinn/dal -polarisering i 2D TMD diskuteras, och diskussionen fokuserar främst på metoderna för att öka livslängden för spinn/dal -polarisationen.

Genom denna recension, författarna syftar till att ge vägledning för att utveckla robusta metoder som ställer in fotobärarens avslappningsbeteenden och stärker den fysiska förståelsen för denna grundläggande process i 2D -halvledare. Som författarna konstaterade avslutningsvis, "Det behövs fortfarande enorma forskningsinsatser för både grundläggande förståelse och praktisk modulering av fotobäraravslappningen i 2D -halvledare."