Light Sci. Appl.：通过大幅提高谷相干时间，观察到单层MoS2中~100%的谷相干激子

成果介绍

在单层过渡金属硫族化合物半导体中，由于快速散射和谷间交换相互作用的结合，谷相干性迅速退化。这导致了亚皮秒级谷相干时间，使激子的相干操作成为一项极具挑战性的任务。

有鉴于此，近日，印度科学研究所班加罗尔分校Kausik Majumdar等报道了利用单层MoS₂夹在顶部和底部的石墨烯之间，在稳态光致发光中观察到~100%的线性极化度，从而证明了完全谷相干的激子。在这种独特的设计中，这是通过(a)由于增强的介电屏蔽而抑制交换相互作用，(b)由于层间快速转移到石墨烯而减少激子寿命，以及(c)在运动变窄状态下工作而实现的。本文通过结合计算和精心选择实验设计，使用四种不同堆叠，系统地改变屏蔽和激子寿命，揭示了影响谷相干性的关键参数的作用。这是第一次发现激子在单层半导体的整个生命周期中都是谷相干的，这使得谷相干的光学读出成为可能。

图文导读

图1. 激子谷去相干的机理及影响因素。

图2. 不同堆叠的激子发射以及DOLP和DOCP。

图3. 石墨烯诱导屏蔽电子-空穴交换相互作用的证据。

图4. MSS方程稳态解与实验数据的比较。

文献信息

Observation of ~100% valley-coherent excitons in monolayer MoS₂ through giant enhancement of valley coherence time

(Light Sci. Appl., 2023, DOI:10.1038/s41377-023-01220-4)

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41377-023-01220-4