摘要
二次元遷移金属二硫化物（TMDs）およびそのヘテロ接合は独特の光学特性を有しており、次世代光電子デバイスの開発に広範な応用展望を持っています。しかし、室温における単層（1L）遷移金属二硫化物の光励起発光効率は非常に低く、光電子デバイスへの実用的な応用を著しく妨げています。本研究では、単層TMDsの光励起発光効率を向上させる効果的な方法を報告します。具体的には、1L-WS2/hBN/1L-MoS2の垂直ヘテロ接合を構築することで、単層WS2の光励起発光効率が大幅に向上し、最大4.2倍の増強因子を達成しました。瞬間吸収分光を用いて、この蛍光増強効果は1L MoS2から1L WS2へのエネルギー移動によるものであることを検証しました。エネルギー移動プロセスはピコ秒時間スケールで発生しますが、その持続時間は100ピコ秒を超え、励起子-励起子消滅がエネルギー移動に重要な影響を与えていることを示しています。さらに、2L-MoS2/hBN/1L-WS2および3L-MoS2/hBN/1L-WS2のヘテロ接合でも単層WS2の蛍光増強効果が観察されました。本研究は、二次元TMDsヘテロ接合におけるエネルギー移動機構の深い理解の基礎を築き、TMDsヘテロ接合に基づく光電子デバイス性能の最適化に向けた実行可能なソリューションを提供します。
关键词
遷移金属カルコゲナイド;ファンデルワールスヘテロ接合;光励起発光;共鳴エネルギー移動;励起子-励起子消滅
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