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Interlayer Exciton–Phonon Bound State in Bi2Se3/Monolayer WS2 van der Waals Heterostructures
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2023-01-16 , DOI: 10.1021/acsnano.2c10313 Zachariah Hennighausen 1 , Jisoo Moon 1 , Kathleen M McCreary 2 , Connie H Li 2 , Olaf M J van 't Erve 2 , Berend T Jonker 2
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2023-01-16 , DOI: 10.1021/acsnano.2c10313 Zachariah Hennighausen 1 , Jisoo Moon 1 , Kathleen M McCreary 2 , Connie H Li 2 , Olaf M J van 't Erve 2 , Berend T Jonker 2
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The ability to assemble layers of two-dimensional (2D) materials to form permutations of van der Waals heterostructures provides significant opportunities in materials design and synthesis. Interlayer interactions can enable desired properties and functionality, and understanding such interactions is essential to that end. Here we report formation of interlayer exciton–phonon bound states in Bi2Se3/WS2 heterostructures, where the Bi2Se3 A1(3) surface phonon, a mode particularly susceptible to electron–phonon coupling, is imprinted onto the excitonic emission of the WS2. The exciton–phonon bound state (or exciton–phonon quasiparticle) presents itself as evenly separated peaks superposed on the WS2 excitonic photoluminescence spectrum, whose periodic spacing corresponds to the A1(3) surface phonon energy. Low-temperature polarized Raman spectroscopy of Bi2Se3 reveals intense surface phonons and local symmetry breaking that allows the A1(3) surface phonon to manifest in otherwise forbidden scattering geometries. Our work advances knowledge of the complex interlayer van der Waals interactions and facilitates technologies that combine the distinctive transport and optical properties from separate materials into one device for possible spintronics, valleytronics, and quantum computing applications.
中文翻译：
Bi2Se3/单层 WS2 范德瓦尔斯异质结构中的层间激子-声子束缚态
组装二维 (2D) 材料层以形成范德瓦尔斯异质结构排列的能力为材料设计和合成提供了重要机会。层间相互作用可以实现所需的特性和功能，理解这种相互作用对于实现这一目标至关重要。在这里，我们报告了 Bi 2 Se 3 /WS 2异质结构中层间激子-声子束缚态的形成，其中 Bi 2 Se 3 A 1 (3)表面声子（一种特别容易受到电子-声子耦合影响的模式）被印在激子上WS 2的发射. 激子-声子束缚态（或激子-声子准粒子）表现为叠加在 WS 2激子光致发光光谱上的均匀分离的峰，其周期间隔对应于 A 1 (3)表面声子能量。Bi 2 Se 3的低温偏振拉曼光谱揭示了强烈的表面声子和局部对称性破缺，这使得 A 1 (3)表面声子在其他禁止的散射几何形状中表现出来。我们的工作推进了对复杂层间范德瓦尔斯相互作用的认识，并促进了将不同材料的独特传输和光学特性结合到一个设备中的技术，用于可能的自旋电子学、谷电子学和量子计算应用。
更新日期：2023-01-16
中文翻译：
Bi2Se3/单层 WS2 范德瓦尔斯异质结构中的层间激子-声子束缚态
组装二维 (2D) 材料层以形成范德瓦尔斯异质结构排列的能力为材料设计和合成提供了重要机会。层间相互作用可以实现所需的特性和功能，理解这种相互作用对于实现这一目标至关重要。在这里，我们报告了 Bi 2 Se 3 /WS 2异质结构中层间激子-声子束缚态的形成，其中 Bi 2 Se 3 A 1 (3)表面声子（一种特别容易受到电子-声子耦合影响的模式）被印在激子上WS 2的发射. 激子-声子束缚态（或激子-声子准粒子）表现为叠加在 WS 2激子光致发光光谱上的均匀分离的峰，其周期间隔对应于 A 1 (3)表面声子能量。Bi 2 Se 3的低温偏振拉曼光谱揭示了强烈的表面声子和局部对称性破缺，这使得 A 1 (3)表面声子在其他禁止的散射几何形状中表现出来。我们的工作推进了对复杂层间范德瓦尔斯相互作用的认识，并促进了将不同材料的独特传输和光学特性结合到一个设备中的技术，用于可能的自旋电子学、谷电子学和量子计算应用。
京公网安备 11010802027423号