原子上薄的半导体异质结构提供了一个二维(2D)设备平台,用于产生高密度的冷,可控制的激子。中间层激元(IES),绑定的电子和孔定位于分开的2D量子井层,具有永久的平面外偶极矩和长寿命,从而可以根据需要调整其空间分布。在这里,我们采用静电门来捕获并控制它们的密度。通过电气调节IE鲜明的偏移,可以实现2×10 12 cm-2以上的电子孔对浓度。在此高IE密度下,我们观察到指示了指示IE离子化过渡的线宽扩大,而与陷阱深度无关。该失控的阈值在低温下保持恒定,但增加了20 K,与退化IE气体的量子解离一致。我们在可调静电陷阱中对IE离子化的演示代表了朝着实现固态光电设备中偶极激子冷凝物实现的重要步骤。
我们提出了一种新的形式主义和有效的计算框架,以研究第一原理的绝缘体和半导体中的自我捕获的激子(Stes)。使用多体伯特盐方程与扰动理论结合使用,我们能够在扰动方案中获得模式和动量分辨的激子耦合矩阵元素,并明确求解电子(孔)的真实空间定位,以及晶状体变形。此外,这种方法使我们能够计算Ste势能表面并评估Ste形成能量并变化。我们使用二维磁性半导体铬铬和宽间隙绝缘子Beo证明了我们的方法,后者具有深色激子,并预测其stokes spriances and Cooherent phonon的产生,我们希望我们能引发未来的实验,例如未来的光发光和瞬时吸收研究。
摘要:二维材料可访问光子学的最终物理限制,具有吸引人的超级合理光学组件(例如波格和调节剂)。特别是在单层半导管中,强烈的激子共振导致介电常数从正极到均匀的值急剧振荡。这种极端的光学响应使表面激子 - 磨牙能够引导可见光与原子薄层结合。然而,这种超薄波格 - 支持具有低配置的横向电(TE)模式,并且具有短传播的横向磁性(TM)模式。在这里,我们提出,包括单层WS 2和六角形硝酸硼(HBN)的现实分号 - 导管 - 隔离器 - 隔离器超晶格可以提高TE和TM模式的性质。与单个单层相比,分隔两个单层的1 nm HBN间隔物的异质结构可增强TE模式的配置,从1.2到0.5μm左右,而TM模式的平面外扩展则增加了25至50 Nm。我们提出了两个简单的添加性规则,用于在超薄纤维近似中有效的模式结构,用于异质结构,间隔厚度增加。堆栈 -
2D 过渡金属二硫属化物的电子和光学特性主要受强激子共振控制。激子动力学在许多微型 2D 光电器件的功能和性能中起着关键作用;然而,纳米级激子行为的测量仍然具有挑战性。据报道,这里使用近场瞬态纳米显微镜探测衍射极限以外的激子动力学。作为概念验证演示,研究了单层和双层 MoS 2 中的激子复合和激子-激子湮没过程。此外,通过访问局部位置的能力,可以解决单层-双层界面附近和 MoS 2 纳米皱纹处有趣的激子动力学。如此纳米级的分辨率凸显了这种瞬态纳米显微镜在激子物理基础研究和功能器件进一步优化方面的潜力。
为高性能选择应用设计二维卤化物钙钛矿需要深入了解控制其兴奋性行为的结构 - 陶艺关系。然而,尚未开发出由A位点和间隔阳离子进行修饰的内部和层间结构的设计。在这里,我们使用压力来协同调整内部和层间结构,并发现结构调制,从而改善了光电子的性能。在施加的压力下,(Ba)2(ga)Pb 2 I 7表现出72倍的光致发光和光电导率增长10倍。基于观察到的结构变化,我们引入了一个结构描述符χ,该结构描述χ描述了内部和间层间特性,并在χ和光致发光量子量产率之间建立了一般的定量关系:较小的χ与最小化的捕获激子的激子以及来自自由激子的最小生效发射。根据此原理构建,我们设计了一个钙钛矿(CMA)2(FA)Pb 2 I 7,该7 7具有较小的χ和令人印象深刻的光致发光量子产率为59.3%。
在这里,𝑡是开始时间,𝜏是步骤𝑗的上升时间。为了使拟合过程更加稳健,我们忽略了实验时间分辨率(IRF FWHM〜145 fs),这是根据子picsecond数据集的拟合确定的。分子阶段的开始和上升时间(光载量分数)𝛾0由于留置状态,分别固定在𝑡0= 0 = 0 = 0 = 0 =141𝑓𝑠,1-2,4-7。这留下了分子和次级自旋转换步骤𝛾0和𝛾1,孵育周期𝑡1和次级自旋转换时间尺度𝜏1作为拟合变量。拟合结果在补充表1中列表。对于以25 mJ/cm 2的激发能力收集的数据,不受限制的拟合导致𝛾0 + 𝛾1> 1,表明在探测范围内完成了完全的纳米棒自旋转换。为了确保𝛾0 + 𝛾1≤1,因此我们固定了1至0.72。对于使用70 MJ/cm 2和100 mJ/cm 2收集的数据,未解决孵育周期,因此我们将𝑡1固定为零,以提高拟合稳定性。我们注意到,我们已经在子picosecond范围内收集了两个独立的数据集,激发通量为100 mJ/cm 2,并且扩展了〜70 PS范围。对于两个数据集,拟合的分子阶梯幅度𝛾0都很好地一致。对于10 mJ/cm 2,
富含库仑结合的准粒子的物理学,例如激发剂和过渡金属二甲基元素单层中的trions,目前在冷凝的物质群落中正在进行深入研究。这些准颗粒在100 MEV的顺序上具有较高的结合能,表现出强烈的光耦合,并且可以将量子信息存储在自旋valley自由度中[1]。实现超快时间标准上激素状态的外部控制的策略已成为重要的研究途径。在这里,我们报告了在HBN封装的Mose 2单层中观察到瞬态Trion到脱位的转换(图1a)是由在红外自由电子激光设施(Felbe)(Felbe)[2,3]产生的Picsecond TimeScales上的强烈Thz脉冲引起的。随后通过用条纹摄像头记录时间分辨的光量(TRPL)光谱来监测激子动力学。可见的脉冲(= 400 nm)激发了激动的激子和Trions的种群(图1b,无脉冲脉冲的trpl光谱)。通过在大约30次皮秒延迟后添加THZ脉冲相对于可见的激发(图1C),我们观察到Trion发射的淬火和激发激素发射的暂时增亮。此外,通过调整Thz脉冲的频率,我们记录了TRIONS的THZ解离光谱(图1d)。重要的是,当THz光子能量等于或高于Trion结合能时,可以观察到有效的Trion TRION转换。在其他机构中观察到THZ辐射的相似影响,例如WSE 2单层和Mose 2 /WSE 2异质结构。总的来说,结果为低维材料中的许多粒子状态的外部控制开辟了有希望的途径。
摘要:由有机半导体和无机量子点 (QD) 组成的混合物适用于许多光电应用和设备。然而,有机 QD 混合物中的各个组分在薄膜加工过程中很容易聚集和相分离,从而损害其结构和电子特性。在这里,我们展示了一种 QD 表面工程方法,该方法使用与有机半导体主体材料相匹配的电子活性、高溶解度半导体配体来实现分散良好的无机 - 有机混合薄膜,其特征是通过 X 射线和中子散射以及电子显微镜来表征的。这种方法保留了有机相和 QD 相的电子特性,并在它们之间创建了优化的界面。我们在两个新兴应用中对此进行了举例说明,即基于单线态裂变的光子倍增 (SF-PM) 和基于三线态 - 三线态湮没的光子上转换 (TTA-UC)。稳态和时间分辨光谱表明,三线态激子可以以接近 1 的速度高效地跨有机 - 无机界面传输,而有机薄膜在有机相中保持高效的 SF(产率为 190%)。通过改变有机和无机成分之间的相对能量,在 790 nm NIR 激发下观察到黄色上转换发射。总体而言,我们提供了一种高度通用的方法来克服有机半导体与 QD 混合的长期挑战,这对许多光学和光电应用都具有重要意义。■ 简介
激子 - 结合的电子孔对 - 扮演在光结合相互作用现象中的核心作用,对于从光收集和发电到量子信息处理的广泛应用至关重要。固态光学的长期挑战是实现对激发运动的精确和可扩展的控制。我们提出了一种使用纳米结构的栅极电极来创建2D半导体中激子的潜在景观的技术,从而使纳米级的原位波函数启用了原位波函数。我们的方法形成了各种几何形状(例如量子点,环及其阵列)中激子的静电陷阱。我们显示出空间分离的量子点的独立光谱调整,尽管材料障碍,但仍达到了堕落。由于2D半导体中激子的强光耦合,我们观察到光学反射和光致发光测量中受到约束激发波函数的明确特征。这项工作解锁了在纳米尺度上进行启动激子动力学和相互作用的可能性,对光电设备,拓扑光子学和量子非线性光学元件产生了影响。