二维材料及其异质结构中载流子动力学过程研究进展

何大伟; 赵辉; 王永生

doi:10.37188/CJL.20230101

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

二维材料及其异质结构中载流子动力学过程研究进展

特邀报告 | 更新时间：2023-08-02

- 二维材料及其异质结构中载流子动力学过程研究进展
  增强出版
- Research Progress on Photocarrier Dynamics in Two-dimensional Materials and Their Heterostructures
- 发光学报 2023年44卷第7期页码：1273-1286
- 作者机构：
  
  1.北京交通大学物理科学与工程学院光电子技术研究所，北京　100044
  2.美国堪萨斯大学物理与天文学系，堪萨斯州劳伦斯市　66045
- 作者简介：
  
  [ "何大伟（1961-），男，黑龙江哈尔滨人，博士，教授，博士生导师，1998年于中国科学院长春物理研究所获得博士学位，主要从事复合发光的动力学、能量传递、瞬态光谱及微纳材料和器件的制备、机理分析及基础应用研究。E-mail： dwhe@bjtu. edu. cn" ]
  [ "王永生（1963-），男，吉林省吉林市人，博士，教授，博士生导师，1993 年于中国科学院长春物理研究所获得博士学位，主要从事发光、显示材料与器件（包括无机、有机复合发光的动力学、能量传递、瞬态光谱及发光材料和器件）方面的研究。E-mail： yshwang@bjtu. edu. cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(61975007;61875236);北京市自然科学基金(Z190006)
- DOI：10.37188/CJL.20230101
  中图分类号： O482.31
- 纸质出版日期：2023-07-05，
  
  收稿日期：2023-04-20，
  
  修回日期：2023-05-10，
扫描看全文
何大伟,赵辉,王永生.二维材料及其异质结构中载流子动力学过程研究进展[J].发光学报,2023,44(07):1273-1286.

HE Dawei,ZHAO Hui,WANG Yongsheng.Research Progress on Photocarrier Dynamics in Two-dimensional Materials and Their Heterostructures[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(07):1273-1286.
何大伟,赵辉,王永生.二维材料及其异质结构中载流子动力学过程研究进展[J].发光学报,2023,44(07):1273-1286. DOI： 10.37188/CJL.20230101.

HE Dawei,ZHAO Hui,WANG Yongsheng.Research Progress on Photocarrier Dynamics in Two-dimensional Materials and Their Heterostructures[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(07):1273-1286. DOI： 10.37188/CJL.20230101.

摘要

二维材料及其异质结构由于其独特的结构和优异的光电性能，有望成为下一代光电子技术的核心材料。光生载流子的动力学性质对这些材料的光电性能具有重要的影响。本文综述了近年来对这些材料中光生载流子动力学过程的研究进展。在时域动力学方面，介绍了利用基于超快激光的瞬态吸收光谱技术所揭示的二维材料中的载流子热化、能量弛豫、激子形成、激子⁃激子湮灭、以及激子复合等物理过程。在空域动力学方面，讨论了利用具有高空间分辨率的瞬态吸收显微技术来研究光生载流子在二维材料平面内的输运过程。在此基础上，进一步讨论了二维材料异质结构中的电荷及能量在层间转移的过程。

Abstract

Due to their unique structures and excellent optoelectronic properties， two-dimensional （2D） materials and their heterostructures are promising materials for the next generation optoelectronic technology. The dynamic properties of photocarriers have an important influence on the optoelectronic properties of these materials. This review discusses the research progress in recent years on the photocarrier dynamics in these materials. In the time domain， transient absorption measurements of carrier thermalization， energy relaxation， exciton formation， exciton-exciton annihilation， and exciton recombination in 2D materials are discussed. In the spatial domain， high-spatial-resolution transient absorption microscopy studies of photocarrier in-plane transport properties are introduced. Furthermore， interlayer charge and energy transfer in 2D heterostructures are discussed.

关键词

二维材料瞬态吸收载流子动力学超快激光

Keywords

two-dimensional materialtransient absorptioncarrier dynamicsultrafast laser

references

WANG Q H， KALANTAR-ZADEH K， KIS A， et al. Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides ［J］. Nat. Nanotechnol.， 2012， 7（11）： 699-712. doi: 10.1038/nnano.2012.193http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2012.193

SPLENDIANI A， SUN L， ZHANG Y B， et al. Emerging photoluminescence in monolayer MoS2 ［J］. Nano Lett.， 2010， 10（4）： 1271-1275. doi: 10.1021/nl903868whttp://dx.doi.org/10.1021/nl903868w

KUMAR N， NAJMAEI S， CUI Q N， et al. Second harmonic microscopy of monolayer MoS2 ［J］. Phys. Rev. B， 2013， 87（16）： 161403-1-6. doi: 10.1103/physrevb.87.161403http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.87.161403

LI Y L， RAO Y， MAK K F， et al. Probing symmetry properties of few-layer MoS2 and h-BN by optical second-harmonic generation ［J］. Nano Lett.， 2013， 13（7）： 3329-3333. doi: 10.1021/nl401561rhttp://dx.doi.org/10.1021/nl401561r

CHERNIKOV A， BERKELBACH T C， HILL H M， et al. Exciton binding energy and nonhydrogenic Rydberg series in monolayer WS2 ［J］. Phys. Rev. Lett.， 2014， 113（7）： 076802-1-5. doi: 10.1103/physrevlett.113.076802http://dx.doi.org/10.1103/physrevlett.113.076802

HE K L， KUMAR N， ZHAO L， et al. Tightly bound excitons in monolayer WSe2 ［J］. Phys. Rev. Lett.， 2014， 113（2）： 026803. doi: 10.1103/physrevlett.113.026803http://dx.doi.org/10.1103/physrevlett.113.026803

NIE Z G， LONG R， SUN L F， et al. Ultrafast carrier thermalization and cooling dynamics in few-layer MoS2 ［J］. ACS Nano， 2014， 8（10）： 10931-10940. doi: 10.1021/nn504760xhttp://dx.doi.org/10.1021/nn504760x

RAJA A， CHAVES A， YU J， et al. Coulomb engineering of the bandgap and excitons in two-dimensional materials ［J］. Nat. Commun.， 2017， 8（1）： 15251-1-7. doi: 10.1038/ncomms15251http://dx.doi.org/10.1038/ncomms15251

BRITNELL L， RIBEIRO R M， ECKMANN A， et al. Strong light-matter interactions in heterostructures of atomically thin films ［J］. Science， 2013， 340（6138）： 1311-1314. doi: 10.1126/science.1235547http://dx.doi.org/10.1126/science.1235547

AKINWANDE D， PETRONE N， HONE J. Two-dimensional flexible nanoelectronics ［J］. Nat. Commun.， 2014， 5（1）： 5678-1-12. doi: 10.1038/ncomms6678http://dx.doi.org/10.1038/ncomms6678

YANG L Y， SINITSYN N A， CHEN W B， et al. Long-lived nanosecond spin relaxation and spin coherence of electrons in monolayer MoS2 and WS2 ［J］. Nat. Phys.， 2015， 11（10）： 830-834. doi: 10.1038/nphys3419http://dx.doi.org/10.1038/nphys3419

GEORGIOU T， JALIL R， BELLE B D， et al. Vertical field-effect transistor based on graphene-WS2 heterostructures for flexible and transparent electronics ［J］. Nat. Nanotechnol.， 2013， 8（2）： 100-103. doi: 10.1038/nnano.2012.224http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2012.224

GEIM A K， GRIGORIEVA I V. Van der Waals heterostructures ［J］. Nature， 2013， 499（7459）： 419-425. doi: 10.1038/nature12385http://dx.doi.org/10.1038/nature12385

CEBALLOS F， ZHAO H. Ultrafast laser spectroscopy of two-dimensional materials beyond graphene ［J］. Adv. Funct. Mater.， 2017， 27（19）： 1604509-1-14. doi: 10.1002/adfm.201604509http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201604509

JIN C H， MA E Y， KARNI O， et al. Ultrafast dynamics in van der Waals heterostructures ［J］. Nat. Nanotechnol.， 2018， 13（11）： 994-1003. doi: 10.1038/s41565-018-0298-5http://dx.doi.org/10.1038/s41565-018-0298-5

RIVERA P， YU H Y， SEYLER K L， et al. Interlayer valley excitons in heterobilayers of transition metal dichalcogenides ［J］. Nat. Nanotechnol.， 2018， 13（11）： 1004-1015. doi: 10.1038/s41565-018-0193-0http://dx.doi.org/10.1038/s41565-018-0193-0

WANG G， CHERNIKOV A， GLAZOV M M， et al. Colloquium： excitons in atomically thin transition metal dichalcogenides ［J］. Rev. Mod. Phys.， 2018， 90（2）： 021001. doi: 10.1103/revmodphys.90.021001http://dx.doi.org/10.1103/revmodphys.90.021001

WANG R， RUZICKA B A， KUMAR N， et al. Ultrafast and spatially resolved studies of charge carriers in atomically thin molybdenum disulfide ［J］. Phys. Rev. B， 2012， 86（4）： 045406-1-5. doi: 10.1103/physrevb.86.045406http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.86.045406

SHI H Y， YAN R S， BERTOLAZZI S， et al. Exciton dynamics in suspended monolayer and few-layer MoS2 2D crystals ［J］. ACS Nano， 2012， 7（2）： 1072-1080. doi: 10.1021/nn303973rhttp://dx.doi.org/10.1021/nn303973r

CUI Q N， HE J Q， BELLUS M Z， et al. Transient absorption measurements on anisotropic monolayer ReS2 ［J］. Small， 2015， 11（41）： 5565-5571. doi: 10.1002/smll.201501668http://dx.doi.org/10.1002/smll.201501668

SCHMITT-RINK S， CHEMLA D S， MILLER D A B. Theory of transient excitonic optical nonlinearities in semiconductor quantum-well structures ［J］. Phys. Rev. B， 1985， 32（10ss）： 6601-6609. doi: 10.1103/physrevb.32.6601http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.32.6601

ZHAO S Q， HE D W， HE J Q， et al. Probing excitons in transition metal dichalcogenides by Drude-like exciton intraband absorption ［J］. Nanoscale， 2018， 10（20）： 9538-9546. doi: 10.1039/c8nr03135ehttp://dx.doi.org/10.1039/c8nr03135e

WANG W Y， SUI N， CHI X C， et al. Investigation of hot carrier cooling dynamics in monolayer MoS2 ［J］. J. Phys. Chem. Lett.， 2021， 12（2）： 861-868，. doi: 10.1021/acs.jpclett.0c03110http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c03110

CEBALLOS F， CUI Q N， BELLUS M Z， et al. Exciton formation in monolayer transition metal dichalcogenides ［J］. Nanoscale， 2016， 8（22）： 11681-11688. doi: 10.1039/c6nr02516ahttp://dx.doi.org/10.1039/c6nr02516a

VALENCIA-ACUNA P， ZERESHKI P， TAVAKOLI M M， et al. Transient absorption of transition metal dichalcogenide monolayers studied by a photodope-pump-probe technique ［J］. Phys. Rev. B， 2020， 102（3）： 035414-1-7. doi: 10.1103/physrevb.102.035414http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.102.035414

WALLAUER R， PEREA-CAUSIN R， MUNSTER L， et al. Momentum-resolved observation of exciton formation dynamics in monolayer WS2 ［J］. Nano Lett.， 2021， 21（13）： 5867-5873. doi: 10.1021/acs.nanolett.1c01839http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01839

KUMAR N， CUI Q N， CEBALLOS F， et al. Exciton-exciton annihilation in MoSe2 monolayers ［J］. Phys. Rev. B， 2014， 89（12）： 125427-1-6. doi: 10.1103/physrevb.89.125427http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.89.125427

SUN D Z， RAO Y， REIDER G A， et al. Observation of rapid exciton-exciton annihilation in monolayer molybdenum disulfide ［J］. Nano Lett.， 2014， 14（10）： 5625-5629. doi: 10.1021/nl5021975http://dx.doi.org/10.1021/nl5021975

YU Y L， YU Y F， XU C， et al. Fundamental limits of exciton-exciton annihilation for light emission in transition metal dichalcogenide monolayers ［J］. Phys. Rev. B， 2016， 93（20）： 201111-1-5. doi: 10.1103/physrevb.93.201111http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.93.201111

STEINHOFF A， JAHNKE F， FLORIAN M. Microscopic theory of exciton-exciton annihilation in two-dimensional semiconductors ［J］. Phys. Rev. B， 2021， 104（15）： 155416-1-16. doi: 10.1103/physrevb.104.155416http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.104.155416

HOSHI Y， KURODA T， OKADA M， et al. Suppression of exciton-exciton annihilation in tungsten disulfide monolayers encapsulated by hexagonal boron nitrides ［J］. Phys. Rev. B， 2017， 95（24）： 241403-1-6. doi: 10.1103/physrevb.95.241403http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.95.241403

FU Y， HE D W， HE J Q， et al. Effect of dielectric environment on excitonic dynamics in monolayer WS2 ［J］. Adv. Mater. Interfaces， 2019， 6（23）： 1901307-1-9. doi: 10.1002/admi.201901307http://dx.doi.org/10.1002/admi.201901307

KAJINO Y， SAKANASHI K， AOKI N， et al. Quantized exciton-exciton annihilation in monolayer WS2 on SrTiO3 substrate with atomically flat terraces ［J］. Phys. Rev. B， 2021， 103（24）： L241410-1-6. doi: 10.1103/physrevb.103.l241410http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.103.l241410

LINARDY E， YADAV D， VELLA D， et al. Harnessing exciton-exciton annihilation in two-dimensional semiconductors ［J］. Nano Lett.， 2020， 20（3）： 1647-1653. doi: 10.1021/acs.nanolett.9b04756http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b04756

LEE Y， GHIMIRE G， ROY S， et al. Impeding exciton-exciton annihilation in monolayer WS2 by laser irradiation ［J］. ACS Photonics， 2018， 5（7）： 2904-2911. doi: 10.1021/acsphotonics.8b00249http://dx.doi.org/10.1021/acsphotonics.8b00249

PAREEK V， MADÉO J， DANI K M. Ultrafast control of the dimensionality of exciton-exciton annihilation in atomically thin black phosphorus ［J］. Phys. Rev. Lett.， 2020， 124（5）： 057403-1-6. doi: 10.1103/physrevlett.124.057403http://dx.doi.org/10.1103/physrevlett.124.057403

CHOW C M E， YU H Y， SCHAIBLEY J R， et al. Monolayer semiconductor Auger detector ［J］. Nano Lett.， 2020， 20（7）： 5538-5543. doi: 10.1021/acs.nanolett.0c02190http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c02190

ROBERT C， LAGARDE D， CADIZ F， et al. Exciton radiative lifetime in transition metal dichalcogenide monolayers ［J］. Phys. Rev. B， 2016， 93（20）： 205423-1-10. doi: 10.1103/physrevb.93.205423http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.93.205423

WANG H N， ZHANG C J， CHAN W M， et al. Radiative lifetimes of excitons and trions in monolayers of the metal dichalcogenide MoS2 ［J］. Phys. Rev. B， 2016， 93（4）： 045407-1-11. doi: 10.1103/physrevb.93.045407http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.93.045407

AMANI M， TAHERI P， ADDOU R， et al. Recombination kinetics and effects of superacid treatment in sulfur- and selenium-based transition metal dichalcogenides ［J］. Nano Lett.， 2016， 16（4）： 2786-2791. doi: 10.1021/acs.nanolett.6b00536http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b00536

SLOBODENIUK A O， BASKO D M. Exciton-phonon relaxation bottleneck and radiative decay of thermal exciton reservoir in two-dimensional materials ［J］. Phys. Rev. B， 2016， 94（20）： 205423-1-8. doi: 10.1103/physrevb.94.205423http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.94.205423

CUI Q N， CEBALLOS F， KUMAR N， et al. Transient absorption microscopy of monolayer and bulk WSe2 ［J］. ACS Nano， 2014， 8（3）： 2970-2976. doi: 10.1021/nn500277yhttp://dx.doi.org/10.1021/nn500277y

ALEITHAN S H， LIVSHITS M Y， KHADKA S， et al. Broadband femtosecond transient absorption spectroscopy for a CVD MoS2 monolayer ［J］. Phys. Rev. B， 2016， 94（3）： 035445-1-7. doi: 10.1103/physrevb.94.035445http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.94.035445

POGNA E AA， MARSILI M， DE FAZIO D， et al. Photo-induced bandgap renormalization governs the ultrafast response of single-layer MoS2 ［J］. ACS Nano， 2016， 10（1）： 1182-1188. doi: 10.1021/acsnano.5b06488http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.5b06488

HE J Q， ZHANG L， HE D W， et al. Ultrafast transient absorption measurements of photocarrier dynamics in monolayer and bulk ReSe2 ［J］. Opt. Express， 2018， 26（17）： 21501-21509. doi: 10.1364/oe.26.021501http://dx.doi.org/10.1364/oe.26.021501

CUI Q N， LI Y Y， CHANG J H， et al. Temporally resolving synchronous degenerate and nondegenerate two-photon absorption in 2D semiconducting monolayers ［J］. Laser Photonics Rev.， 2019， 13（2）： 1800225-1-10. doi: 10.1002/lpor.201800225http://dx.doi.org/10.1002/lpor.201800225

AMANI M， LIEN D H， KIRIYA D， et al. Near-unity photoluminescence quantum yield in MoS2 ［J］. Science， 2015， 350（6264）： 1065-1068. doi: 10.1126/science.aad2114http://dx.doi.org/10.1126/science.aad2114

TANOH A O A， ALEXANDER-WEBBER J， XIAO J， et al. Enhancing photoluminescence and mobilities in WS2 monolayers with oleic acid ligands ［J］. Nano Lett.， 2019， 19（9）： 6299-6307. doi: 10.1021/acs.nanolett.9b02431http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b02431

ZHENG T， LIN Y C， YU Y L， et al. Excitonic dynamics in Janus MoSSe and WSSe monolayers ［J］. Nano Lett.， 2021， 21（2）： 931-937. doi: 10.1021/acs.nanolett.0c03412http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03412

LU A Y， ZHU H Y， XIAO J， et al. Janus monolayers of transition metal dichalcogenides ［J］. Nat. Nanotechnol.， 2017， 12（8）： 744-749. doi: 10.1038/nnano.2017.100http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2017.100

ZHANG J， JIA S， KHOLMANOV I， et al. Janus monolayer transition-metal dichalcogenides ［J］. ACS Nano， 2017， 11（8）： 8192-8198. doi: 10.1021/acsnano.7b03186http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.7b03186

GINSBERG N S， TISDALE W A. Spatially resolved photogenerated exciton and charge transport in emerging semiconductors ［J］. Annu. Rev. Phys. Chem.， 2020， 71： 1-30. doi: 10.1146/annurev-physchem-052516-050703http://dx.doi.org/10.1146/annurev-physchem-052516-050703

RUZICKA B A， WANG S， WERAKE L K， et al. Hot carrier diffusion in graphene ［J］. Phys. Rev. B， 2010， 82（19）： 195414. doi: 10.1103/physrevb.82.195414http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.82.195414

HE J Q， HE D W， WANG Y S， et al. Exceptional and anisotropic transport properties of photocarriers in black phosphorus ［J］. ACS Nano， 2015， 9（6）： 6436-6442. doi: 10.1021/acsnano.5b02104http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.5b02104

HE J Q， HE D W， WANG Y S， et al. Spatiotemporal dynamics of excitons in monolayer and bulk WS2 ［J］. Nanoscale， 2015， 7（21）： 9526-9531. doi: 10.1039/c5nr00188ahttp://dx.doi.org/10.1039/c5nr00188a

KUMAR N， CUI Q N， CEBALLOS F， et al. Exciton diffusion in monolayer and bulk MoSe2 ［J］. Nanoscale， 2014， 6（9）： 4915-4919. doi: 10.1039/c3nr06863chttp://dx.doi.org/10.1039/c3nr06863c

PAN S D， KONG W J， LIU J H， et al. Understanding spatiotemporal photocarrier dynamics in monolayer and bulk MoTe2 for optimized optoelectronic devices ［J］. ACS Appl. Nano Mater.， 2019， 2（1）： 459-464. doi: 10.1021/acsanm.8b02008http://dx.doi.org/10.1021/acsanm.8b02008

LIU S Y， TAN C W， HE D W， et al. Optical properties and photocarrier dynamics of Bi2O2Se monolayer and nanoplates ［J］. Adv. Opt. Mater.， 2020， 8（6）： 1901567-1-9. doi: 10.1002/adom.201901567http://dx.doi.org/10.1002/adom.201901567

WANG P Z， HE D W， WANG Y S， et al. Fast exciton diffusion in monolayer PtSe2 ［J］. Laser Photonics Rev.， 2022， 16（7）： 2100594-1-8. doi: 10.1002/lpor.202100594http://dx.doi.org/10.1002/lpor.202100594

MIAO Q， HE D W， HAN X X， et al. Spatiotemporally resolved optical measurements on photocarrier dynamics in copper monosulfide ［J］. J. Phys. Chem. C， 2020， 124（27）： 14459-14464. doi: 10.1021/acs.jpcc.0c02997http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c02997

WANG P Z， HE D W， HE J Q， et al. Transient absorption microscopy of layered crystal AsSbS3 ［J］. J. Phys. Chem. A， 2020， 124（5）： 1047-1052. doi: 10.1021/acs.jpca.9b11940http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpca.9b11940

CUI Q N， ZHAO H. Coherent control of nanoscale ballistic currents in transition metal dichalcogenide ReS2 ［J］. ACS Nano， 2015， 9（4）： 3935-3941. doi: 10.1021/acsnano.5b01111http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.5b01111

HAO S C， BELLUS M Z， HE D W， et al. Controlling exciton transport in monolayer MoSe2 by dielectric screening ［J］. Nanoscale Horiz.， 2020， 5（1）： 139-143. doi: 10.1039/c9nh00462ahttp://dx.doi.org/10.1039/c9nh00462a

CEBALLOS F， BELLUS M Z， CHIU H Y， et al. Ultrafast charge separation and indirect exciton formation in a MoS2-MoSe2 van der Waals heterostructure ［J］. ACS Nano， 2014， 8（12）： 12717-12724. doi: 10.1021/nn505736zhttp://dx.doi.org/10.1021/nn505736z

HONG X P， KIM J， SHI S F， et al. Ultrafast charge transfer in atomically thin MoS2/WS2 heterostructures ［J］. Nat. Nanotechnol.， 2014， 9（9）： 682-686. doi: 10.1038/nnano.2014.167http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2014.167

JI Z H， HONG H， ZHANG J， et al. Robust stacking-independent ultrafast charge transfer in MoS2/WS2 bilayers ［J］. ACS Nano， 2017， 11（12）： 12020-12026. doi: 10.1021/acsnano.7b04541http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.7b04541

MERKL P， MOOSHAMMER F， STEINLEITNER P， et al. Ultrafast transition between exciton phases in van der Waals heterostructures ［J］. Nat. Mater.， 2019， 18（7）： 691-696. doi: 10.1038/s41563-019-0337-0http://dx.doi.org/10.1038/s41563-019-0337-0

ZHANG L， HE D W， HE J Q， et al. Ultrafast charge transfer in a type-Ⅱ MoS2-ReSe2 van der Waals heterostructure ［J］. Opt. Express， 2019， 27（13）： 17851-17858. doi: 10.1364/oe.27.017851http://dx.doi.org/10.1364/oe.27.017851

ZIMMERMANN J E， KIM Y D， HONE J C， et al. Directional ultrafast charge transfer in a WSe2/MoSe2 heterostructure selectively probed by time-resolved SHG imaging microscopy ［J］. Nanoscale Horiz.， 2020， 5（12）： 1603-1609. doi: 10.1039/d0nh00396dhttp://dx.doi.org/10.1039/d0nh00396d

ZHU X Y， MONAHAN N R， GONG Z Z， et al. Charge transfer excitons at van der Waals interfaces ［J］. J. Am. Chem. Soc.， 2015， 137（26）： 8313-8320. doi: 10.1021/jacs.5b03141http://dx.doi.org/10.1021/jacs.5b03141

ZHOU H Z， ZHAO Y D， TAO W J， et al. Controlling exciton and valley dynamics in two-dimensional heterostructures with atomically precise interlayer proximity ［J］. ACS Nano， 2020， 14（4）： 4618-4625. doi: 10.1021/acsnano.0c00218http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c00218

WANG H， BANG J， SUN Y Y， et al. The role of collective motion in the ultrafast charge transfer in van der Waals heterostructures ［J］. Nat. Commun.， 2016， 7（1）： 11504-1-9. doi: 10.1038/ncomms11504http://dx.doi.org/10.1038/ncomms11504

WANG Z L， ALTMANN P， GADERMAIER C， et al. Phonon-mediated interlayer charge separation and recombination in a MoSe2/WSe2 heterostructure ［J］. Nano Lett. 2021， 21（5）： 2165-2173. doi: 10.1021/acs.nanolett.0c04955http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c04955

LONG R， PREZHDO O V. Quantum coherence facilitates efficient charge separation at a MoS2/MoSe2 van der Waals junction ［J］. Nano Lett.， 2016， 16（3）： 1996-2003. doi: 10.1021/acs.nanolett.5b05264http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b05264

WANG Y， WANG Z， YAO W， et al. Interlayer coupling in commensurate and incommensurate bilayer structures of transition-metal dichalcogenides ［J］. Phys. Rev. B， 2017， 95（11）： 115429-1-12. doi: 10.1103/physrevb.95.115429http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.95.115429

LIU S Y， HE D W， TAN C W， et al. Charge transfer properties of heterostructures formed by Bi2O2Se and transition metal dichalcogenide monolayers ［J］. Small， 2022， 18（7）： 2106078-1-11. doi: 10.1002/smll.202106078http://dx.doi.org/10.1002/smll.202106078

WANG P Z， HE D W， WANG Y S， et al. Ultrafast interlayer charge transfer between bilayer PtSe2 and monolayer WS2 ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces， 2021， 13（48）： 57822-57830. doi: 10.1021/acsami.1c18189http://dx.doi.org/10.1021/acsami.1c18189

FU Y， HE D W， HE J Q， et al. Photocarrier dynamics in TlGaS2 nanoflakes and van der Waals heterostructures with hexagonal boron nitride and WS2 nanoflakes： implications for optoelectronic applications ［J］. ACS Appl. Nano Mater.， 2020， 3（9）： 8702-8707. doi: 10.1021/acsanm.0c01448http://dx.doi.org/10.1021/acsanm.0c01448

BELLUS M Z， YANG Z B， ZERESHKI P， et al. Efficient hole transfer from monolayer WS2 to ultrathin amorphous black phosphorus ［J］. Nanoscale Horiz.， 2019， 4（1）： 236-242. doi: 10.1039/c8nh00234ghttp://dx.doi.org/10.1039/c8nh00234g

HE J Q， LI T S， ZHANG L， et al. Efficient energy transfer in In2Se3-MoSe2 van der Waals heterostructures ［J］. ACS Omega， 2018， 3（9）： 11930-11936. doi: 10.1021/acsomega.8b01532http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.8b01532

GU J， LIU X， LIN E C， et al. Dipole-aligned energy transfer between excitons in two-dimensional transition metal dichalcogenide and organic semiconductor ［J］. ACS Photonics， 2018， 5（1）： 100-104. doi: 10.1021/acsphotonics.7b00730http://dx.doi.org/10.1021/acsphotonics.7b00730

KOZAWA D， CARVALHO A， VERZHBITSKIY I， et al. Evidence for fast interlayer energy transfer in MoSe2/WS2 heterostructures ［J］. Nano Lett.， 2016， 16（7）： 4087-4093. doi: 10.1021/acs.nanolett.6b00801http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b00801

ZHENG S W， WANG H， WANG L， et al. Dexter-type exciton transfer in van der Waals heterostructures ［J］. Adv. Funct. Mater.， 2022， 32（26）： 2201123. doi: 10.1002/adfm.202201123http://dx.doi.org/10.1002/adfm.202201123

HE J Q， KUMAR N， BELLUS M Z， et al. Electron transfer and coupling in graphene-tungsten disulfide van der Waals heterostructures ［J］. Nat. Commun.， 2014， 5（1）： 5622. doi: 10.1038/ncomms6622http://dx.doi.org/10.1038/ncomms6622

HE J Q， HE D W， WANG Y S， et al. Probing effect of electric field on photocarrier transfer in graphene-WS2 van der Waals heterostructures ［J］. Opt. Express， 2017， 25（3）： 1949-1957. doi: 10.1364/oe.25.001949http://dx.doi.org/10.1364/oe.25.001949

WANG P Z， WANG Y S， BIAN A， et al. Energy transfer in a type-Ⅰ van der Waals heterostructure of WSe2/PtSe2 ［J］. 2D Mater.， 2022， 9（3）： 035019. doi: 10.1088/2053-1583/ac75f2http://dx.doi.org/10.1088/2053-1583/ac75f2

BELLUS M Z， LI M， LANE S D， et al. Type-Ⅰ van der Waals heterostructure formed by MoS2 and ReS2 monolayers ［J］. Nanoscale Horiz.， 2017， 2（1）： 31-36. doi: 10.1039/c6nh00144khttp://dx.doi.org/10.1039/c6nh00144k

LI M， BELLUS M Z， DAI J， et al. A type-Ⅰ van der Waals heterobilayer of WSe2/MoTe2 ［J］. Nanotechnology， 2018， 29（33）： 335203-1-8. doi: 10.1088/1361-6528/aac73ahttp://dx.doi.org/10.1088/1361-6528/aac73a

HAO S C， HE D W， MIAO Q， et al. Upconversion photoluminescence by charge transfer in a van der Waals trilayer ［J］. Appl. Phys. Lett.， 2019， 115（17）： 173102-1-5. doi: 10.1063/1.5125169http://dx.doi.org/10.1063/1.5125169

BIAN A， HE D W， HAO S C， et al. Dynamics of charge-transfer excitons in a transition metal dichalcogenide heterostructure ［J］. Nanoscale， 2020， 12（15）： 8485-8492. doi: 10.1039/d0nr01924khttp://dx.doi.org/10.1039/d0nr01924k

ALEXEEV E M， RUIZ-TIJERINA D A， DANOVICH M， et al. Resonantly hybridized excitons in moiré superlattices in van der Waals heterostructures ［J］. Nature， 2019， 567（7746）： 81-86. doi: 10.1038/s41586-019-0986-9http://dx.doi.org/10.1038/s41586-019-0986-9

JIN C H， REGAN E C， YAN A M， et al. Observation of moiré excitons in WSe2/WS2 heterostructure superlattices ［J］. Nature， 2019， 567（7746）： 76-80. doi: 10.1038/s41586-019-0976-yhttp://dx.doi.org/10.1038/s41586-019-0976-y

HUANG B， CLARK G， NAVARRO-MORATALLA E， et al. Layer-dependent ferromagnetism in a van der Waals crystal down to the monolayer limit ［J］. Nature， 2017， 546（7657）： 270-273. doi: 10.1038/nature22391http://dx.doi.org/10.1038/nature22391

DEB S， CAO W， RAAB N， et al. Cumulative polarization in conductive interfacial ferroelectrics ［J］. Nature， 2022， 612（7940）： 465-469. doi: 10.1038/s41586-022-05341-5http://dx.doi.org/10.1038/s41586-022-05341-5

ROGÉE L， WANG L J， ZHANG Y， et al. Ferroelectricity in untwisted heterobilayers of transition metal dichalcogenides ［J］. Science， 2022， 376（6596）： 973-978. doi: 10.1126/science.abm5734http://dx.doi.org/10.1126/science.abm5734

KANG S， KIM K， KIM B H， et al. Coherent many-body exciton in van der Waals antiferromagnet NiPS3 ［J］. Nature， 2020， 583（7818）： 785-789. doi: 10.1038/s41586-020-2520-5http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-2520-5

SUN X Q， ZHU Y， QIN H， et al. Enhanced interactions of interlayer excitons in free-standing heterobilayers ［J］. Nature， 2022， 610（7932）： 478-484. doi: 10.1038/s41586-022-05193-zhttp://dx.doi.org/10.1038/s41586-022-05193-z

LIU W J， JI Z R， WANG Y H， et al. Generation of helical topological exciton-polaritons ［J］. Science， 2020， 370（6516）： 600-604. doi: 10.1126/science.abc4975http://dx.doi.org/10.1126/science.abc4975

浏览量

380

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

发光学报 | 二维材料及其异质结构中载流子动力学过程研究进展

暂无数据