二维范德华材料的分离和堆叠为制备量子材料带来了全新的突破,两个垂直堆叠的单层半导体形成的范德华异质结构中,晶格失配或魔角旋转会产生面内莫尔超晶格。人们普遍认为,莫尔超晶格可以调制材料的电子能带结构,产生新的量子现象并引发非常规超导和Mott绝缘体状态。然而,莫尔超晶格对光学性质的影响的一系列预测尚未通过实验得到验证。
有鉴于此,2019年2月26日凌晨,Nature杂志连续刊发3篇研究长文,同步报道了美国多个课题组首次、独立、从实验上观测到二维异质结中存在莫尔激子态的研究成果,为二维异质结大规模进入纳米光子学和量子信息的世界奠定了基础。
3篇文章分别来自1)美国德州大学奥斯丁分校Xiaoqin Li团队和美国阿贡国家实验室Fengcheng Wu团队;2)通讯作者:美国华盛顿大学Xiaodong Xu团队和香港大学Wang Yao团队;3)美国加州大学伯克利分校Feng Wang团队。
下面,我们对这三篇文章进行简要介绍,希望对相关领域研究人员有所启发。
第一作者:Kha Tran, Galan Moody
通讯作者:Xiaoqin Li, Fengcheng Wu
通讯单位:德州大学奥斯丁分校、阿贡国家实验室
本文要点
1.在六方hBN包裹的以微小角度发生旋转的MoSe2/WSe2双层二维异质结中,研究人员观测到多个层间激子共振现象。
2.他们将这些共振归因于激子基态和受限于莫尔势的激发态,重组动力学以及这些层间激子共振对扭转角和温度的依赖性可验证以上机理。
参考文献:
KhaTran, Galan Moody, Fengcheng Wu, Xiaoqin Li et al. Evidence for moiré excitonsin van der Waals heterostructures. Nature 2019.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-0975-z
第一作者:Kyle L. Seyler, Pasqual Rivera
通讯作者:Xiaodong Xu, Wang Yao
通讯单位:华盛顿大学、香港大学
本文要点
1.在扭曲的MoSe2/WSe2双层二维异质结中,研究人员成功捕获莫尔势的层间谷激子。
2.在低温下,研究人员观察到光致发光能量接近层间自由激子能量,但线宽窄一百倍以上(约100 meV)。对于给定的扭转角,发射器表现出相同螺旋性的强圆极化,这表明俘获势保持三重旋转对称性。
3.结合对功率和激发能量的特征依赖性,研究人员认为观察到的效应来源于层间激子被捕获在光滑的莫尔势中。
参考文献:
KyleL. Seyler, Pasqual Rivera,Wang Yao, Xiaodong Xu et al. Signatures ofmoiré-trapped valley excitons in MoSe2/WSe2 heterobilayers. Nature 2019.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-0957-1#auth-8
第一作者:Chenhao Jin, Emma C. Regan
通讯作者:Feng Wang
通讯单位:加州大学伯克利分校
本文要点
1.在你扭曲的WSe2 / WS2二维异质结构中观测到莫尔超晶格激子态。
2.这些莫尔激子态表现为出现在吸收光谱中原始WSe2 A激子共振周围的多个峰,并且它们表现出与WSe2单层中的A激子和具有大扭转角的WSe2/WS2异质结构不同的栅极依赖性。
参考文献:
ChenhaoJin, Emma C. Regan, Feng Wang et al. Observation of moiré excitons in WSe2/WS2heterostructure superlattices. Nature 2019.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-0976-y