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Strong coupling and pressure engineering in WSe2–MoSe2 heterobilayers

异质结 激子 静水压力 凝聚态物理 材料科学 联轴节(管道) 物理 纳米技术 化学物理 光电子学 范德瓦尔斯力 量子力学 复合材料 热力学 分子
作者
Juan Xia,Jiaxu Yan,Zenghui Wang,Yongmin He,Yongji Gong,Weiqiang Chen,Tze Chien Sum,Zheng Liu,Pulickel M. Ajayan,Zexiang Shen
出处
期刊:Nature Physics [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1): 92-98 被引量:195
标识
DOI:10.1038/s41567-020-1005-7
摘要

Two-dimensional materials offer an exciting platform that enables the creation of van der Waals heterostructures with rich functions and intriguing physical properties that stem from different band alignments and diverse interlayer interactions. However, further exploration of two-dimensional van der Waals heterostructures is hindered by the limited coupling strength and lack of efficient methods for tuning the interlayer interactions. Here, by using a two-step chemical vapour deposition method, we realize high-quality 2H-stacked WSe2–MoSe2 heterostructures with strong interlayer coupling, and effective tuning of their interlayer interaction by hydrostatic pressure. We unambiguously establish the strong coupling nature in these WSe2–MoSe2 heterostructures through the existence of exclusive interlayer excitons instead of the typical intralayer excitons. We further demonstrate efficient tuning of the interlayer coupling by using pressure engineering, and observe a clear evolution and transition of interlayer excitons in WSe2–MoSe2 heterostructures with a pressure-induced band changeover, which is further confirmed by first-principles calculations. Our findings provide new opportunities for producing, exploring and tuning van der Waals heterostructures with strong interlayer coupling that can lead towards the realization of future excitonic devices based on tailor-made, atomically thin, two-dimensional stacks.
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