利用激子带内吸收研究二硫化钨及其异质结构中载流子的动力学过程

发布时间：2024-03-30 21:31

　　自2010年以来,多种类型的二维晶体,特别是过渡金属硫族化合物,因其多种有趣的性质,开始引起广泛关注。在二维过渡金属硫族化合物材料中,激子的束缚能通常高达几百个毫电子伏特,这使得这些激子可以在室温下保持稳定,并对材料的光学与电学性能起到关键性的影响。因此,理解光生载流子动力学过程对于二维过渡金属硫族化合物材料的发展与应用起到至关重要的作用。通过飞秒激光的瞬态吸收测试研究激子动力学,通常探测脉冲的波长被调制到激子共振峰,瞬态吸收受到相位-空间态填充,禁带重整和屏蔽效应影响。基于这些机制的瞬态吸收测试仍然存在一些局限性。针对这些局限性,本文提出了一种基于激子带内吸收的瞬态吸收测试方法,并以单层和体材料二硫化钨为例,证实这种测试方法的可行性。在该方法的测试过程中,材料中的激子对探测光光子产生吸收跃迁至更高的能级,并引起瞬态吸收信号。相较于传统技术,这一新技术在探测光波长选择上的限制更少,拥有更宽的线性区间,并且与基于共振吸收的技术相比提供互补的信息。在对单层以及体材料二硫化钨的测试中,研究了单层二硫化钨激子带间吸收的截面;比传统技术更高载流子密度下的激子-激子湮灭现象;注入到材料中的自由载流...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１．几种二维材料近些年发表的文章数量

优异的性能，其发现引起了人们对层状材料家族研究的热潮。二位石墨烯的发现??者也因此获得了?２０１０年的诺贝尔物理学奖。自２０１０年以后，多种二维材料被发??现，并且相关的研究论文数量迅速增长，图１－１展示了几种二维材料这些年来的研??究状况。??、》石墨烯?咖■二硫化钨?■?咖『....

图１－２．具有ＭＸ２结构的过渡金属硫族化合物结构图，较大的球代表Ｍ?（Ｍｏ或Ｗ）原子，较??小的球表Ｘ?（Ｓ或Ｓｅ）原５５

１．１．２．１?简介??具有ＭＸ２结构的过渡金属硫族化合物，是二维半导体方面研究最广泛的材料??种类，结构如图１－２所示［５５］，中间夹层为过渡金属原子，上下两层为硫族原子。??它们拥有几种奇异的特性，例如单层材料的能带结构由体材料的间接带隙转变为??直接带隙；能谷选择性光学耦合....

图１－３．?（ａ）单层二硫化钨的能带结构

带位置不断扩大，即从间接带隙转变为直接带隙［５７］。因此当二硫化钨由体材料转??变为单层时，其半导体特性会发生显著改变，即由体材的间接带隙半导体（约１．３??ｅＶ）转变为单层的直接带隙半导体（约２．１?ｅＶ）?［５８，?５９］，如图１－３所示［５９］。而且??正是这种带隙结构的变....

图１－４．?（ａ）化学沉积法制备二硫化钨薄膜的模型图

一层金属钨薄膜，然后在ＣＶＤ管式炉中进行硫化，以此合成二硫化钨薄膜的方法??［７０，?７１］。??一步反应法常见的实验装置如图１－４所示［６７］，低熔点的硫粉置于上游低温区，??在反应腔前端放置前驱体如三氧化钨，将二氧化硅－硅衬底置于前躯体的下游。在??载气的作用下，低温区挥发的....

本文编号：3942966