Linearly Polarized Electroluminescence from MoS2 Monolayers Deposited on Metal Nanoparticles: Toward Tunable Room‐Temperature Single‐Photon Sources

材料科学 电致发光 激子 光致发光 覆盖层 单层 光电子学 纳米颗粒 发光 极化(电化学) 分子物理学 凝聚态物理 纳米技术 化学物理 化学 物理 物理化学 图层(电子)
作者
Robin P. Puchert,Felix J. Hofmann,Hermann S. Angerer,Jan Vogelsang,Sebastian Bange,John M. Lupton
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:17 (5) 被引量:14
标识
DOI:10.1002/smll.202006425
摘要

Abstract Break junctions in noble‐metal films can exhibit electroluminescence (EL) through inelastic electron tunneling. The EL spectrum can be tuned by depositing a single‐layer crystal of a transition‐metal dichalcogenide (TMDC) on top. Whereas the emission from the gaps between silver or gold nanoparticles formed in the break junction is spectrally broad, the hybrid metal/TMDC structure shows distinct luminescence from the TMDC material. The EL from individual hotspots is found to be linearly polarized, with a polarization axis apparently oriented randomly. Surprisingly, the degree of polarization is retained in the EL from the TMDC monolayer at room temperature. In analogy to polarized photoluminescence experiments, such polarized EL can be interpreted as a signature of valley‐selective transitions, suggesting that spin‐flip transitions and dephasing for excitons in the K valleys are of limited importance. However, polarized EL may also originate from the metal nanoparticles formed under electromigration which constitute optical antenna structures. Such antennae can apparently change over time since jumps in the polarization are observed in bare silver‐nanoparticle films. Remarkably, photon‐correlation spectroscopy reveals that gold‐nanoparticle films exhibit signatures of deterministic single‐photon emission in the EL, suggesting a route to designing room‐temperature polarized single‐photon sources with tunable photon energy through the choice of TMDC overlayer.
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