2024年11月28日
星期四
近期，安徽大学物理与光电工程学院/信息材料与智能感知安徽省实验室张瑞课题组利用扫描隧道显微镜诱导发光（STML）实验技术，实现了二维半导体—单层WSe2—谷激子发光光谱空间高分辨检测以及旋光性的调节。相关研究成果以“Imaging Valley Excitons in a 2D Semiconductor with Scanning Tunneling Microscope-Induced Luminescence”为题发表在国际知名期刊ACS Nano上。
单层WSe2因其显著的激子效应与谷自旋极化特性，在谷电子学和光操纵电子自旋研究中被广泛应用。这些特性通常会受晶格缺陷和局域环境变化而发生显著改变。表征这些局域激子特性需要在原子尺寸上实现原子、电子结构和光学性质的关联表征与分析。STML实验技术能够对材料的晶格结构、电子态、发光光谱进行原位测量，但通常要求样品兼具良好的导电性和电子脱耦合特性。这也是当前二维材料STML实验研究的难点。
研究人员利用超薄六方氮化硼（hBN）介电材料在金衬底表面构建WSe2/hBN-WSe2/Au横向输运结，既抑制了WSe2与导电衬底之间的界面电子耦合以及荧光淬灭，又满足了导电性需求，成功实现了单层WSe2谷激子态的高效激发和发光光谱表征。实验还发现，WSe2谷激子的STM电致发光表现出电压/电场可调的旋转偏振特性。进一步利用STML光子成像以及空间高分辨光谱技术，在亚纳米尺度上观测了纳米缺陷与衬底（介电）环境引起的激子发光抑制和激子束缚现象。该工作为原子尺度上研究和调控低维材料光电性质、光与物质相互作用提供了新思路。
安徽大学物理与光电工程学院研究生耿海瑞、汤杰、以及博士后吴彦玮为该论文共同第一作者，张瑞教授为通讯作者，安徽大学为第一/唯一通讯单位。该项研究得到了国家自然科学基金、安徽省留学回国人员择优项目、安徽大学启动资金项目的支持。
图：STML实验示意图（左），左、右旋圆偏振的STML光谱（中），
激子发光实空间成像图与样品形貌图对比（右）
新闻链接：http://www.ahu.edu.cn/2024/0313/c15059a331130/page.htm
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