最新Science:探测半导体中的暗激子

【引言】

半导体受到激发便会产生激子——即由库仑力束缚在一起的电子-空穴对，进而深刻影响材料的光电性能。几十年来，对激子进行解析和成像始终是一项艰巨的挑战。特别是在原子级厚度的半导体中，对于动量禁阻暗激子（momentum-forbidden dark excitons）的光学探测一直难以实现。

【成果简介】

近期，冲绳科学技术大学的Keshav M. Dani（通讯作者）等人通过光发射电子从时间、动量、能量层面进行解析，成功探测了硒化钨单层的激子动量态。在实验中，作者对动量禁阻的暗激子进行了直接可视化，从而研究了这类激子的简并度等性能，并从能量-动量角度分析暗激子的形成途径。此外，研究人员还观测到这些暗激子控制着激发态分布，这一重大发现更是表明了暗激子在影响原子级厚度半导体性能方面扮演了重要角色。2020年12月04日，相关成果以题为“Directly visualizing the momentum-forbidden dark excitons and their dynamics in atomically thin semiconductors”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 硒化钨单层中激子的时间分辨XUV（高能极紫外）-μ-ARPES（过渡金属硫化物的角分辨光电子能谱）

图2 激子共振

图3 共振激发后的激子动力学

图4 Above-gap激发后的激子形成和动力学

文献链接：Directly visualizing the momentum-forbidden dark excitons and their dynamics in atomically thin semiconductors（Science, 2020, DOI: 10.1126/science.aba1029

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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