Brightening of dark excitons in WS2 via tensile strain-induced excitonic valley convergence

激子 动量(技术分析) 物理 电子 结晶学 凝聚态物理 化学 量子力学 财务 经济
作者
Tamaghna Chowdhury,Sagnik Chatterjee,Dibyasankar Das,Ivan Timokhin,Pablo Díaz Núñez,Gokul M. Anilkumar,S K Chatterjee,Kausik Majumdar,Prasenjit Ghosh,Artem Mishchenko,Atikur Rahman
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:110 (8)
标识
DOI:10.1103/physrevb.110.l081405
摘要

Transition-metal dichalcogenides (TMDs) host tightly bound electron-hole pairs---excitons---which can be either optically bright or dark based on spin and momentum selection rules. In tungsten-based TMDs, a momentum-forbidden dark exciton is the energy ground state, and therefore, it strongly affects the emission properties. In this work, we brighten the momentum-forbidden dark exciton by placing monolayer tungsten disulfide on top of nanotextured substrates, which imparts tensile strain, modifying its electronic band structure. This enables phonon-assisted exciton scattering between momentum valleys, thereby brightening momentum-forbidden dark excitons. In addition to offering a tuning knob for light-matter interactions in two-dimensional materials, our results pave the way for designing ultrasensitive strain-sensing devices based on TMDs.
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