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Wavelength-Tunable Interlayer Exciton Emission at the Near-Infrared Region in van der Waals Semiconductor Heterostructures

范德瓦尔斯力 光致发光 材料科学 激子 半导体 异质结 带隙 光电子学 红外线的 直接和间接带隙 凝聚态物理 光学 化学 物理 分子 有机化学
作者
Lihui Li,Weihao Zheng,Chao Ma,Hepeng Zhao,Feng Jiang,Yu Ouyang,Biyuan Zheng,Xianwei Fu,Peng Fan,Min Zheng,Yang Li,Yu Xiao,Wenpeng Cao,Ying Jiang,Xiaoli Zhu,Xiujuan Zhuang,Anlian Pan
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:20 (5): 3361-3368 被引量:40
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.0c00258
摘要

The wavelength-tunable interlayer exciton (IE) from layered semiconductor materials has not been achieved. van der Waals heterobilayers constructed using single-layer transition metal dichalcogenides can produce continuously changed interlayer band gaps, which is a feasible approach to achieve tunable IEs. In this work, we design a series of van der Waals heterostructures composed of a WSe2 layer with a fixed band gap and another WS2(1-x)Se2x alloy layer with continuously changed band gaps. The existence of IEs and tunable interlayer band gaps in these heterobilayers is verified by steady-state photoluminescence experiments. By tuning the composition of the WS2(1-x)Se2x alloy layers, we realized a very wide tunable band gap range of 1.97-1.40 eV with a wavelength-tunable IE emission range of 1.52-1.40 eV from the heterobilayers. The time-resolved photoluminescence experiments show the IE emission lifetimes over nanoseconds.
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