Enhanced Neutral Exciton Diffusion in Monolayer WS2 by Exciton–Exciton Annihilation

激子 单层 扩散 光致发光 比克西顿 消灭 材料科学 化学物理 重组 半导体 凝聚态物理 分子物理学 化学 纳米技术 光电子学 物理 量子力学 生物化学 热力学 基因
作者
Shiekh Zia Uddin,Naoki Higashitarumizu,Hyung‐Jin Kim,Jun Yi,Xiang Zhang,D. C. Chrzan,Ali Javey
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:16 (5): 8005-8011 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acsnano.2c00956
摘要

Dominant recombination pathways in monolayer transition metal dichalcogenides (TMDCs) depend primarily on background carrier concentration, generation rate, and applied strain. Charged excitons formed in the presence of background carriers mainly recombine nonradiatively. Neutral excitons recombine completely radiatively at low generation rates, but experience nonradiative exciton-exciton annihilation (EEA) at high generation rates. Strain can suppress EEA, resulting in near-unity photoluminescence quantum yield (PL QY) at all exciton densities. Although exciton diffusion is the primary channel of energy transport in excitonic materials and a critical optoelectronic design consideration, the combined effects of these factors on exciton diffusion are not clearly understood. In this work, we decouple the diffusion of neutral and charged excitons with chemical counterdoping and explore the effect of strain and generation rate on exciton diffusion. According to the standard semiconductor paradigm, a shorter carrier recombination lifetime should lead to a smaller diffusion length. Surprisingly, we find that increasing generation rate shortens the exciton lifetime but increases the diffusion length in unstrained monolayers of TMDCs. When we suppress EEA by strain, both lifetime and diffusion length become independent of generation rate. During EEA one exciton nonradiatively recombines and kinetically energizes another exciton, which then diffuses fast. Our results probe concentration-dependent diffusion of pure neutral excitons by counterdoping and elucidate how strain controls exciton transport and many-body interactions in TMDC monolayers.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
代代代代发布了新的文献求助10
刚刚
岗岗完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
蓝天发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
Criminology34应助fansaiwang采纳,获得10
1秒前
2秒前
猪猪hero发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
踏实远山发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
科目三应助hob采纳,获得10
4秒前
QingS应助微渺采纳,获得10
4秒前
可靠的11发布了新的文献求助20
4秒前
科研小白完成签到,获得积分10
5秒前
血小板发布了新的文献求助10
5秒前
优雅麦片完成签到,获得积分20
6秒前
辛辛完成签到,获得积分10
6秒前
CoCo完成签到 ,获得积分0
6秒前
Owen应助陈住气采纳,获得10
7秒前
7秒前
霸气的不悔完成签到,获得积分10
7秒前
了了完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
风中的蘑菇完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
徐华佳完成签到,获得积分10
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
9秒前
小蘑菇应助XHW采纳,获得10
9秒前
说好不吃肥肉的完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
Hao发布了新的文献求助30
10秒前
淮南发布了新的文献求助10
10秒前
红烧豆腐完成签到,获得积分10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 3000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
从k到英国情人 1700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5775767
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5626110
关于积分的说明 15439803
捐赠科研通 4908065
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2641093
邀请新用户注册赠送积分活动 1588846
关于科研通互助平台的介绍 1543723