在hBN封装的MoS2单层中,缺陷束激子的光子向上转换2单层
Ewa Żuberek1, Justyna Olejnik1, Joerg Debus2
1Department of Experimental Physics, Wrocław University of Science and Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland.
二硫化物 (MoS2) 单层中的缺陷使高效的光子上转换成为可能,这一过程增强了光学现象. 这种缺陷介导的上升转换在更高的温度下是稳固的,并利用合作性能量转移来获得显著的光能收益.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 众所周知,二维过渡金属二甲基化物 (TMD) 单层中的原子缺陷,特别是空缺,会捕获载体并定位激子.
- 这些缺陷通常被忽视为光学增强,但可以作为多光子激发过程的中间状态.
- 光子上转换,即将低能光子转换为高能光子的过程,对于先进的光学应用至关重要.
研究的目的:
- 研究MoS2单层中原子缺陷的潜力,以增强光学现象,特别是光子向上转换.
- 探索在富有缺陷的MoS2单层中向上转换的机制和特征.
- 用局部刺激子演示高效和热强大的光子上转换.
主要方法:
- 制造一个由六角化 (hBN) 封装的MoS2单层,具有高缺陷和定居电子密度.
- 光学光谱测量以观察和分析光发光和上转化现象.
- 温度依赖和激光功率依赖的测量以描述上转换过程.
主要成果:
- 在MoS2/hBN系统中观察到局部激子 (XL) 发射的上升转换,在MoS2/hBN系统中获得高达290 meV的实质性能量增益.
- 上转换的排放显示出强度高达大约120K.
- 激光功率依赖表明了不同能量增益模式的不同机制 (~100 meV的亚线性,>200 meV的近线性).
- 通过两步两光子吸收观察到中性刺激子光发光的微弱上升转换,通过两步两光子吸收获得约350 meV的能量.
结论:
- 在MoS2单层中,原子缺陷,特别是硫空缺,可以作为光子上转换的高效中间状态.
- 观察到的上升转换是由光生成和驻留电子之间的合作能量转移驱动的.
- 这种缺陷工程升级转换为开发高效和热稳定的光学设备提供了有前途的途径.
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