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       二維材料和異質結在下一代集成光電探測器領域具有非凡的潛力。近年來，在范德華異質結中插入石墨烯（Gra）作為傳輸層已被證明是提高光電探測器響應率和響應速度的有效方法。然而，石墨烯的插入引起的物理機制(層間耦合和電子轉移)如何調節其光學性質尚不明確。同時，還應仔細驗證石墨烯的插入是否會調制異質結的寬帶光學特性。利用橢圓偏振光譜研究了MoS₂/WSe₂和MoS₂/Gra/WSe₂的寬帶(1.25 ~ 6.50 eV)電子帶結構和激子性質，同時利用拉曼光譜和PL光譜輔助分析。研究發現石墨烯的插入不僅促進了WSe₂向MoS₂的自發電荷轉移，而且有效地將電子注入MoS₂層，有利于MoS₂層間電荷分離和凈電荷積累。其次，帶邊緣附近的CP能量穩定，表明石墨烯的插入不會改變MoS₂/WSe₂的電子帶結構。此外，由于石墨烯插入引起的有效介電屏蔽增加，激子結合能隨之紅移，激子躍遷能隨之藍移。
 

圖1. (a) MoS₂/Gra/WSe₂ vdWHs示意圖，其中層間電子轉移方向用紅色箭頭表示。(b) MoS₂/Gra/WSe₂平帶模型示意圖，(c) MoS₂/Gra/WSe₂異質結平衡態示意圖。
 

圖2. 室溫下532 nm激光激發下1L-MoS₂、1L-WSe₂、1L -石墨烯、MoS₂/WSe₂和MoS₂/Gra/WSe₂薄膜的拉曼光譜，(a)光譜范圍為150 cm^-1 ~ 550 cm^-1，(b)光譜范圍為1500 cm^-1 ~ 3000 cm^-1。
 
 
圖3. (a) MoS₂/WSe₂和(b) MoS₂/Gra/WSe₂ vdWHs的PL光譜。(c) MoS₂/WSe₂和MoS₂/Gra/WSe₂的PL光譜比較。(d) 1L-MoS₂、1L-WSe₂、MoS₂/WSe₂和MoS₂/Gra/ WSe₂的PL峰位置分布。(e) MoS₂的三激子和A激子強度比和MoS₂/WSe₂和MoS₂/Gra/WSe₂中層間激子的譜權，其中層間激子的譜權由vdWHs的層間激子強度與總強度之比計算得到。
 
 
圖4. (a)通過SCP模型提取的MoS₂/WSe₂和MoS₂/Gra/WSe₂的CP能。(b)通過擴展洛倫茲線形狀提取的MoS₂/WSe₂和MoS₂/Gra/WSe₂ vdWHs的激子躍遷能和(c)激子結合能，具體擬合參數見ESM中的表S3和表S4。
 
       相關研究成果由復旦大學光科學與工程系、微納光子結構教育部重點實驗室、上海超精密光學制造工程技術研究中心和復旦大學光電研究院、上海市智能光電與感知前沿科學研究基地及復旦大學工程與應用技術研究院Rongjun Zhang等人于2024年發表在Surfaces and Interfaces (https://doi.org/10.1016/j.surfin.2024.104189 )上。原文：Demystifying the modulation effects of the graphene transport layers on the interlayer charge transfer mechanism and broadband optical properties of MoS₂/graphene/WSe₂ Van der Waals heterojunctions、

轉自《石墨烯研究》公眾號