成果介绍

单层过渡金属硫族化合物（TMDs）提供了一个平台，用于研究二维（2D）极限下的激子态。通过静电栅控，选择性载流子掺杂或衬底介电工程可以有效地控制TMDs中激子的本征特性，例如光致发光量子产率，电荷态甚至结合能等。

有鉴于此，近日，中国科学技术大学曾华凌教授和龚明教授（共同通讯作者）等合作针对TMD激子态的非易失性电可调性以及由此而来的光学特性，演示了具有单层MoSe₂和超薄CuInP₂S₆（CIPS）的2D铁电异质结。在异质结中，CIPS的电极化导致了单层MoSe₂中连续，全局和大的电子调制。利用CIPS的饱和铁电极化，可以在单个器件中实现电子掺杂或空穴掺杂的MoSe₂。异质结中的载流子密度可调性高达5×10¹² cm^-2。此外，还对这些器件长达3个月的非易失性行为进行了表征。本文的研究结果为低功耗和持久的可调谐光电器件提供了一种新的实用策略。

图文导读 

图1. 2D铁电掺杂的器件概念。

图2. 激子态的非易失性电学调制。

图3. 通过PL成像和铁电CIPS的非易失性对铁电畴进行成像。

图4. 带电激子光学跃迁中的三体载流子反冲效应。

图5. 石墨烯-CIPS层杂化结构基准的电荷掺杂密度的量化。

文献信息

Nonvolatile Electric Control of Exciton Complexes in Monolayer MoSe₂ with Two-Dimensional Ferroelectric CuInP₂S₆

(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, DOI:10.1021/acsami.1c03067)

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c03067

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