当前的电力传输技术受到能源摩擦耗散引起的能量损失的困扰,并且正在搜索能够在环境压力和温度下能够在环境压力和温度下进行无摩擦能量运输的材料。激子,电子和孔的准孔子结合状态,能够具有量子冷凝。所产生的超级效应在理论上具有非隔离的能量传递,1,2可以激发新型的电子设备并刺激了巨大的创新,以实现有效的能量转移应用。此外,预计在高温下,激子的冷凝于传统的超导性。3虽然凝结是可以实现的,因为激子容易重新组合,尤其是在室温下,但通过将激素与极化子与北极子耦合3,4,并且在胆汁材料中的电子和孔的空间分离是通过实验实现的。5 - 8个双层系统为激子冷凝提供了重要的平台,这是由于电子的空间分离和层之间的空间分离,从而阻止了激子快速重组。石墨烯双层已被证明是激子冷凝的有希望的候选人,其电子状态的扭曲角度依赖于
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。
摘要:具有原子级精确宽度和边缘结构的石墨烯纳米带 (GNR) 具有半导体特性和高载流子迁移率,是一类很有前途的光电子纳米材料。了解 GNR 中载流子产生的基本静态光学特性和超快动力学对于光电应用至关重要。结合太赫兹光谱和理论计算,我们报告了液相分散 GNR 中强激子效应,结合能高达 ∼ 700 meV,宽度为 1.7 nm,光学带隙为 ∼ 1.6 eV,说明了光生电子和空穴之间固有的强库仑相互作用。通过跟踪激子动力学,我们发现 GNR 中激子的超快形成具有超过 100 ps 的长寿命。我们的研究结果不仅揭示了 GNR 中激子的基本方面(强结合能和超快激子形成等),而且还突出了 GNR 在光电器件中的良好性能。关键词:石墨烯纳米带、激子、激子形成、激子结合能、太赫兹光谱 ■ 简介
用光照射纳米金属会驱动电荷载体(等离子体)的集体振荡和超出等离子体近场衍射极限的光局域化。等离子体的能量在几十飞秒内消散,要么通过光子辐射发射,要么通过电子-空穴激发,产生非平衡载流子分布。近年来,等离子体学的重点是等离子体能量收集。[1–3] 新兴的混合等离子体学领域旨在将金属纳米结构与其他材料(特别是半导体)连接起来,将等离子体转换为具有重大应用的电子激发。混合等离子体装置可用于光收集、光化学、光催化、光电探测器和单分子探测器。[2,4–7] 对于这些应用,辐射损耗是
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图3。激子训练转换的物理机制,可实现巨大的调制。(a)在不同v g处的RT PL光谱。PL光谱的Lorentzian拟合和(B)V G = 0,(C)V G = 0.75V,(D)V G = 1V,(E)V G = 2V的相应反射率光谱。(f)电子带结构的示意图,用于指示激子曲线转换的光物理。(g)在不同V g的0V,0.5V和0.75V的光学设备中单层WS 2的时间分辨PL。(h)基于不同v g处的时间分辨PL的寿命拟合。
第二次谐波生成(SHG)是一个非线性光学过程,其中两个光子连贯地组合成两个光子的能量的两倍。的效果SHG。在这里,我们显示了反转对称晶体中非线性光学过程的调整。这种可调节性基于双层MOS 2的独特性能,该特性显示出强烈的光学振荡器强度,但也显示了层间激子的共振。当我们通过改变激光能将SHG信号调谐到这些共振上时,SHG振幅通过几个数量级增强。在谐振情况下,双层SHG信号达到的幅度与单层的两个共振信号相当。在施加的电场中,可以通过鲜明的效应来调节层间激子能量。因此,取消了层间激子退化性,并通过我们的模型计算得出的良好再现了两个数量级,进一步增强了双层SHG响应。
摘要:二维过渡金属二甲藻元化半导体(2D TMD)的光电和转运性能非常容易受到外部扰动的影响,从而可以通过后体系修饰来精确地定制材料功能。在这里我们表明,纳米级不均匀性称为纳米泡得很不均匀,可用于菌株,而在双层二硫化物中,激发激子转运的介电调节(WSE 2)。我们使用超敏感的空间分辨的光学散射显微镜直接对激子的传输进行成像,这表明介电纳米泡在室温下在漏斗和捕获激子的效率上非常有效,即使明亮的激子的能量受到了忽略的影响。我们的观察结果表明,电介质不均匀性中的激子漏斗是由动量 - 间接(黑暗)激子驱动的,这些激动型(黑暗)激子的能量比明亮的激子对介电扰动更敏感。这些结果揭示了使用深色态能量景观的介电工程进行特殊空间和能量精确的2D半导体中控制激子传输的新途径。主要文本:二维过渡金属二甲藻元化半导体(2D TMD)是范德华的材料,由于其强烈的光 - 含量相互作用,即使在原子上薄的限制下,它们也对纳米级光电构成了巨大的希望。2D TMD的光电特性在很大程度上受其库仑结合的电子孔对(激子)的控制,其结合能相对较大,高达数百个Milli-Electronvolts(MEV),这是由于平面外介电介质筛选而导致的。1–6与自由电荷不同,激子是电荷中性的,因此很难用电子设备中的外部电场来操纵。7–9因此,激子的传输特性在很大程度上取决于随机的扩散运动,没有远程方向性,从而限制了它们作为信息和能量载体的使用。寻找在2D TMD中操纵激子传输的新方法,而不会根本改变其他材料特性,这将产生激子设备,这些设备结合了强烈的光结合,并精确地控制了原子上薄材料中能量和信息流的精确控制。控制2D TMD的特性的一种有吸引力的途径是利用其对菌株,10–21和环境筛查等外在因素的极端敏感性(图1A),5,22-26,实现对光电和运输特性的合成后调节。例如,拉伸应变减少了2D TMD的光学过渡能;因此,16,18,27,28个局部应变区域会产生能量梯度,可以在纳米级低能部位漏洞和捕获激子,该过程被利用以创建长寿命的量子发射器。14,29–33菌株工程很难控制宏观尺度,并且可能引入不良疾病。