由過渡金屬二硫化氫(TMD)制成的原子薄半導(dǎo)體是用于研究強(qiáng)光-物質(zhì)相互作用及其在納米光子學(xué)、光電學(xué)和硅谷電子學(xué)中應(yīng)用的模型系統(tǒng)。但是,單層TMD的光致發(fā)光光譜顯示出許多特征,這些特征對于解密尤其具有挑戰(zhàn)性。從實用的角度來看,基于單色TMD的發(fā)射器對于低尺寸器件將是有益的,但這一挑戰(zhàn)尚待解決。在這里,我們報道了直接堆疊在TMD單層上的石墨烯可以實現(xiàn)僅由TMD中性激子產(chǎn)生的單線和窄線光致發(fā)光。這種過濾作用源于石墨烯對TMD的完全中和,以及長壽命激子物種向石墨烯的選擇性非輻射轉(zhuǎn)移。我們的方法適用于四個基于鎢和鉬的TMD,并建立了TMD/石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)作為一組獨(dú)特的光電構(gòu)建基塊,適用于以接近THz的速率發(fā)射可見光和近紅外光子的電致發(fā)光系統(tǒng),線寬接近均質(zhì)極限。

Figure 1. 石墨烯作為多功能發(fā)射過濾器。

Figure 2. 用石墨烯中和原子級別薄的半導(dǎo)體

Figure 3. 在4 K下,BN封裝的TMD/石墨烯的激光功率相關(guān)的PL

Figure 4. 低溫激子動力學(xué)

Figure 5. 熱激子轉(zhuǎn)移至石墨烯的證據(jù)
相關(guān)研究成果于2020年由斯特拉斯堡大學(xué)Stéphane Berciaud課題組,發(fā)表在Nature Nanotechnology(doi.org/10.1038/s41565-020-0644-2)上。原文:Filtering the photoluminescence spectra of atomically thin semiconductors with graphene。
摘自《石墨烯雜志》公眾號: