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Optical absorption of interlayer excitons in transition-metal dichalcogenide heterostructures

激子 二硒化钨 光致发光 异质结 凝聚态物理 材料科学 半导体 偶极子 吸收(声学) 分子物理学 过渡金属 化学 光电子学 物理 生物化学 有机化学 复合材料 催化作用
作者
Elyse Barré,Ouri Karni,Erfu Liu,Aidan L. O’Beirne,Xueqi Chen,Henrique B. Ribeiro,Leo Yu,Bumho Kim,Kenji Watanabe,Takashi Taniguchi,Katayun Barmak,Chun Hung Lui,Sivan Refaely‐Abramson,Felipe H. da Jornada,Tony F. Heinz
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:376 (6591): 406-410 被引量:98
标识
DOI:10.1126/science.abm8511
摘要

Interlayer excitons, electron-hole pairs bound across two monolayer van der Waals semiconductors, offer promising electrical tunability and localizability. Because such excitons display weak electron-hole overlap, most studies have examined only the lowest-energy excitons through photoluminescence. We directly measured the dielectric response of interlayer excitons, which we accessed using their static electric dipole moment. We thereby determined an intrinsic radiative lifetime of 0.40 nanoseconds for the lowest direct-gap interlayer exciton in a tungsten diselenide/molybdenum diselenide heterostructure. We found that differences in electric field and twist angle induced trends in exciton transition strengths and energies, which could be related to wave function overlap, moiré confinement, and atomic reconstruction. Through comparison with photoluminescence spectra, this study identifies a momentum-indirect emission mechanism. Characterization of the absorption is key for applications relying on light-matter interactions.
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