Formes d'onde de champ électrique THz mesurées émises par ReSe2 /MoS2 et MoS2 /ReSe2 hétérostructures avec excitation de pompe à 800 nm. Crédit :Yang Jin
Une équipe dirigée par le professeur Su Fuhai des Instituts de sciences physiques Hefei (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a récemment identifié la dynamique ultrarapide dans le MoS monocouche2 /ReSe2 hétérostructures.
Après avoir étudié la dynamique des porteurs ultrarapides de cette hétérostructure, les chercheurs ont identifié les voies de relaxation et les processus intermédiaires de transfert de porteurs, d'évolution de porteurs libres et d'excitons intercouches, etc., à différentes échelles de temps allant de la sous-picoseconde à des centaines de picosecondes. Les résultats ont été publiés dans ACS Nano .
La construction d'hétérostructures de van der Waals (vdW), utilisant différents films bidimensionnels (2D) de dichalcogénures de métaux de transition (TMD), offre une voie prometteuse pour adapter les propriétés physiques des couches individuelles et étendre davantage leurs perspectives d'application dans les dispositifs photoélectriques. Pendant ce temps, la compréhension de la dynamique des photoporteurs dans les vdW 2-D-TMD, y compris les différentes espèces d'excitation intermédiaires et les voies de relaxation, joue un rôle essentiel pour le développement de dispositifs.
Le scénario complet de la dynamique des photoporteurs, en particulier dans les hétérostructures 2D-TMD à base de dichalcogénures de rhénium ayant des significations dans les dispositifs photoélectriques sensibles à la polarisation dans le spectre proche infrarouge, reste insaisissable jusqu'à présent.
Photoconductivité THz résolue en temps et en fréquence excitée avec des impulsions de pompe de 800 nm dans ReSe2 monocouche et MoS2 -ReSe2 hétérostructures. Crédit :Yang Jin
Dans cette recherche, avec des hétérostructures à grande échelle empilées verticalement fabriquées par leurs collaborateurs, les chercheurs ont étudié la dynamique des photoporteurs via la spectroscopie d'émission THz, la spectroscopie THz résolue dans le temps et la spectroscopie de sonde de pompe optique proche infrarouge, ce qui a permis de sonder directement transfert de charge plane (CT), transport de charge dans le plan et transition interbande, respectivement.
Soutenus par les calculs théoriques et les simulations, ils ont établi la voie de la dynamique des photoporteurs à travers la séparation des charges, y compris le CT initial, l'évolution intermédiaire du plasma électron-trou libre vers les excitons intercouches et le piégeage des porteurs libres, ainsi que la recombinaison interexcitons à longue durée de vie.
Le CT a tendance à augmenter de manière prononcée la photoconductivité THz transitoire (~2,8 fois), l'absorption saturable non linéaire (~5 fois) et la durée de vie de recombinaison interbande (> 10 fois) dans les hétérostructures par rapport au ReSe2 isolé monocouche, ce qui est le plus intéressant pour eux, car il a démontré l'accordabilité à grande échelle de la dynamique des photoporteurs en se basant sur la construction des hétérostructures.
Ce travail fournit un aperçu complet de la dynamique des photoporteurs à travers la séparation de charge et il aidera au développement de dispositifs optoélectroniques basés sur ReSe2 -MoS2 hétérostructures. Formation, relaxation et transport d'excitons intercouches dans les hétérostructures TMD van der Waals
