Transferencia de energía y mejora de la fotoluminiscencia en heteroestructuras WS2/hBN/MoS2

CHEN Pengyao ,  

REN Bingyan ,  

ZHANG Chengyu ,  

LI Boyuan ,  

WANG Jiaxi ,  

ZHANG Kaixuan ,  

ZHAO Weijie ,  

摘要

Los dicalcogenuros metálicos de transición bidimensionales (TMDs) y sus heteroestructuras poseen propiedades ópticas únicas, lo que les otorga amplias perspectivas de aplicación en el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos de próxima generación. Sin embargo, la eficiencia de fotoluminiscencia a temperatura ambiente de las monocapas (1L) de los dicalcogenuros metálicos de transición es extremadamente baja, lo que limita gravemente su aplicación práctica en dispositivos optoelectrónicos. En este artículo se presenta un método efectivo para mejorar la eficiencia de fotoluminiscencia de monocapas de TMDs mediante la construcción de una heteroestructura vertical 1L-WS2/hBN/1L-MoS2, capaz de aumentar significativamente la eficiencia de fotoluminiscencia del WS2 monocapa, con un factor de aumento máximo de 4,2. Utilizando espectroscopía de absorción transitoria, confirmamos que este efecto de aumento de la fluorescencia es causado por la transferencia de energía de 1L MoS2 a 1L WS2. El proceso de transferencia de energía ocurre en una escala de tiempo de picosegundos, pero su duración supera los 100 ps, lo que indica que la aniquilación excitón-excón juega un papel importante en la transferencia de energía. Además, en las heteroestructuras 2L-MoS2/hBN/1L-WS2 y 3L-MoS2/hBN/1L-WS2, también observamos el efecto de aumento de la fluorescencia del WS2 monocapa. Este estudio sienta una buena base para comprender en profundidad el mecanismo de transferencia de energía en las heteroestructuras 2D de TMDs y proporciona una solución viable para optimizar el rendimiento de los dispositivos optoelectrónicos basados en heteroestructuras de TMDs.

关键词

dicalcogenuros metálicos de transición; heteroestructuras de van der Waals; fotoluminiscencia; transferencia de energía resonante; aniquilación excitón-excón

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