【資訊】復(fù)旦大學(xué)晏湖根團隊黑磷-偶極激子 | Science

2024-12-24 17:27:56

　　亮偶極激子dipolar excitons包含電偶極子，振子強度高，是研究關(guān)聯(lián)量子現(xiàn)象的理想平臺。通常依靠兩個量子阱或兩層之間載流子隧穿與非偶極激子混合，以獲得振子強度。

　　近日，復(fù)旦大學(xué)Shenyang Huang，Boyang Yu，Yixuan Ma，晏湖根Hugen Yan等，在Science上發(fā)文，通過堆疊90°轉(zhuǎn)角黑磷black phosphorus (BP) 結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了一種新型的紅外亮偶極激子。重構(gòu)能帶結(jié)構(gòu)所固有的這些激子，表現(xiàn)出了較高的振子強度。最重要的是，承繼了黑磷BP的線性偏振，從而利用光偏振來選擇偶極子方向。此外，偶極矩和共振能量可通過黑磷BP的厚度，實現(xiàn)廣泛地調(diào)控。

　　Bright dipolar excitons in twisted black phosphorus homostructures.黑磷轉(zhuǎn)角同質(zhì)結(jié)構(gòu)中的亮偶極激子。

　　圖1. 90°轉(zhuǎn)角 3+4層L 黑磷BP同質(zhì)結(jié)構(gòu)的消光光譜。

　　圖2. 電場時，90°轉(zhuǎn)角黑磷BP同質(zhì)結(jié)構(gòu)。

　　圖3: 厚度相關(guān)的平面外偶極矩。

　　圖4. 偶極激子能量隨厚度的變化。

　　來源：今日新材料

　   這一結(jié)果，為探索可調(diào)諧關(guān)聯(lián)偶極激子提供了有力的材料體系。半導(dǎo)體中的激子Excitons是由電子-空穴對形成的電中性準粒子。電學(xué)控制需要將電子和空穴分離，以產(chǎn)生偶極子。這種分離降低了旋光性，從而使得在光學(xué)上變暗。

　　該項研究，利用90°轉(zhuǎn)角的黑磷層，報道了一種攜帶永久偶極子的新激子。由于層混合導(dǎo)帶和層極化的價帶，具有凈偶極矩的層間激子在光學(xué)上是明亮的。這一發(fā)現(xiàn)，以及通過幾何結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)這種激子性質(zhì)的能力，將為光電應(yīng)用提供有力平臺。

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