Formas de onda de campo eléctrico THz medidas emitidas desde ReSe2 /MoS2 y MoS2 /ReSe2 heteroestructuras con excitación de bomba de 800 nm. Crédito:Yang Jin
Un equipo colaborativo dirigido por el Prof. Su Fuhai de los Institutos Hefei de Ciencias Físicas (HFIPS) de la Academia de Ciencias de China (CAS) identificó recientemente la dinámica ultrarrápida en la monocapa MoS2 /ReSe2 heteroestructuras.
Después de estudiar la dinámica de portadores ultrarrápidos de esta heteroestructura, los investigadores identificaron las vías de relajación y los procesos intermedios de transferencia de portadores, evolución de portadores libres y excitón entre capas, etc., dentro de diferentes escalas de tiempo que van desde subpicosegundos hasta cientos de picosegundos. Los resultados se han publicado en ACS Nano .
La construcción de heteroestructuras de van der Waals (vdW), utilizando diferentes películas bidimensionales (2D) de dicalcogenuros de metales de transición (TMD), proporciona una ruta prometedora para adaptar las propiedades físicas de capas individuales y ampliar aún más sus perspectivas de aplicación en dispositivos fotoeléctricos. Mientras tanto, la comprensión de la dinámica del fotoportador en vdW 2-D-TMD, incluidas las diferentes especies de excitación intermedia y vías de relajación, juega un papel esencial para el desarrollo de dispositivos.
El escenario completo de la dinámica de los fotoportadores, especialmente en las heteroestructuras 2D-TMD basadas en dicalcogenuros de renio que tienen importancia en los dispositivos fotoeléctricos sensibles a la polarización en el espectro del infrarrojo cercano, sigue siendo esquivo hasta ahora.
Fotoconductividad de THz resuelta en tiempo y resuelta en frecuencia excitada con pulsos de bomba de 800 nm en ReSe2 monocapa y MoS2 -ReSe2 heteroestructuras. Crédito:Yang Jin
En esta investigación, con heteroestructuras apiladas verticalmente a gran escala fabricadas por sus colaboradores, los investigadores investigaron la dinámica de los fotoportadores a través de la espectroscopia de emisión de THz, la espectroscopia de THz resuelta en el tiempo y la espectroscopia de sonda de bomba óptica de infrarrojo cercano, que permitió la sonda directa de fuera de transferencia de carga plana (CT), transporte de carga en el plano y transición entre bandas, respectivamente.
Con el apoyo de los cálculos teóricos y las simulaciones, establecieron la vía de la dinámica del fotoportador a través de la separación de carga, incluida la CT inicial, la evolución intermediada del plasma de huecos de electrones libres a los excitones entre capas y la captura del portador libre, así como la recombinación de interexcitones de larga duración.
CT tiende a aumentar pronunciadamente la fotoconductividad transitoria de THz (~2,8 veces), la absorción saturable no lineal (~5 veces) y la vida útil de la recombinación entre bandas (> 10 veces) en las heteroestructuras en comparación con el ReSe2 aislado monocapa, que es más interesante para ellos, ya que demostró la capacidad de ajuste de amplio rango en la dinámica del fotoportador basándose en la construcción de heteroestructuras.
Este trabajo proporciona una visión completa de la dinámica del fotoportador a lo largo de la separación de carga y ayudará con el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos basados en ReSe2. -MoS2 heteroestructuras. Formación, relajación y transporte de excitones entre capas en heteroestructuras de van der Waals de TMD
