Uppmätta THz elektriska fältvågformer som emitteras från ReSe2 /MoS2 och MoS2 /ReSe2 heterostrukturer med 800 nm pumpexcitation. Kredit:Yang Jin
Ett samarbetat team ledd av Prof. Su Fuhai från Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) identifierade nyligen den ultrasnabba dynamiken i monolager MoS2 /ReSe2 heterostrukturer.
Efter att ha studerat den ultrasnabba bärardynamiken hos denna heterostruktur, identifierade forskarna avslappningsvägarna och mellanprocesserna för bäraröverföring, fri bärarutveckling och interlagerexciton, etc., inom olika tidsskalor som sträcker sig från sub-pikosekunder till hundratals pikosekunder. Resultaten har publicerats i ACS Nano .
Konstruktionen av van der Waals (vdW) heterostrukturer, med användning av olika tvådimensionella (2D) övergångsmetalldikalkogenider (TMD) filmer, ger en lovande väg för att skräddarsy de fysiska egenskaperna för enskilda lager och ytterligare utöka deras tillämpningsmöjligheter i fotoelektriska enheter. Samtidigt spelar förståelsen av fotobärardynamik i vdW 2-D-TMDs, inklusive olika intermediära excitationsarter och avslappningsvägar, viktiga roller för utvecklingen av enheter.
Det fullständiga scenariot för fotobärardynamik, särskilt i de Rhenium-dikalkogenider-baserade 2D-TMD-heterostrukturerna som har betydelse för de polarisationskänsliga fotoelektriska enheterna i nära-infrarött spektrum, är fortfarande svårfångade än så länge.
Tidsupplöst och frekvensupplöst THz-fotokonduktivitet exciterad med 800 nm pumppulser i ReSe2 monolayer och MoS2 -ReSe2 heterostrukturer. Kredit:Yang Jin
I den här forskningen, med storskaliga vertikalt staplade heterostrukturer tillverkade av deras medarbetare, undersökte forskarna fotobärarnas dynamik via THz-emissionsspektroskopi, tidsupplöst THz-spektroskopi och nära-infraröd optisk pumpsondspektroskopi, vilket möjliggjorde den direkta sonden av utanför- plan laddningsöverföring (CT), laddningstransport i planet respektive interbandsövergång.
Med stöd av teoriberäkningarna och simuleringarna etablerade de fotobärardynamikens väg över laddningsseparation, inklusive den initiala CT, intermedierad utveckling från fritt elektron-hålsplasma till interlagerexcitoner och fribärarfångning, såväl som den långlivade interexcitonernas rekombination.
CT tenderar att markant öka den transienta THz-fotokonduktiviteten (~2,8 gånger), den icke-linjära mättbara absorptionen (~5 gånger) och interbandsrekombinationslivslängden (> 10 gånger) i heterostrukturerna jämfört med den isolerade ReSe2 monolager, vilket är mest intressant för dem, eftersom det demonstrerade det stora intervallet avstämningsförmågan i fotobärardynamik baserat på heterostrukturens konstruktion.
Detta arbete ger en omfattande insikt i fotobärardynamiken över laddningsseparationen och det kommer att hjälpa till med utvecklingen av optoelektroniska enheter baserade på ReSe2 -MoS2 heterostrukturer. + Utforska vidare
