先进材料与精细光谱团队在二维材料光学特性研究方面取得新进展

近期，我院先进材料与精细光谱团队与中科院半导体所和天津理工大学合作，在二维材料光学特性研究方面取得新的进展，相关工作 “Phonon and Exciton Properties between WS₂ and MoS₂ Layers via Inversion Heterostructure Engineering” 以河北大学为第一单位在线发表在ACS Applied Materials & Interfaces (Doi: 10.1021/acsami.1c24368)，博士研究生杨明明为第一作者，丛日东博士、李晓莉教授等为共同通讯作者。

二维纳米材料，如以WS₂ 和MoS₂为代表的过渡金属硫族化合物，因其独特的光学和电子特性而备受关注。目前对二维纳米材料的研究主要集中在不同结构异质结的优异光电性质及其在下一代纳米光电子器件方面的潜在应用。而异质结交界面的复杂层间相互作用和界面电荷传递机制等物理问题是其器件化和实用化的基础。本工作中作者利用拉曼光谱和光致发光光谱技术研究了WS₂/MoS₂和MoS₂/WS₂反转异质结的层间和层外介电环境对声子和激子特性的影响。结果表明，由于反转异质结1LW/1LM和1LM/1LW受到层间介电屏蔽和电荷移动的影响，高频拉曼声子模E¹_2g(WS₂), E¹_2g(MoS₂)和A_1g(MoS₂)均发生红移；层内激子峰A(MoS₂), A^-(WS₂), A(WS₂)和B(MoS₂)也均发生移动。另一方面，在反转异质结1LW/1LM和1LM/1LW中因不受界面相邻材料的介电环境和原子排列变化的干扰，低频拉曼声子模LBMs的频率不变且跟随着WS₂；高频拉曼声子模频率差△ω(WS₂)和△ω(MoS₂)变化甚小；层间耦合激子峰I的能量不变且与MoS₂的能量相近。，该研究对于理解反转范德华异质结构的光学性质具有重要意义，而且可以推广到各种范德华异质结构，以调制它们的电子和声子。此工作可为基于二维范德华异质结构的电子和光电子应用提供指导。

以上工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.1c24368