成果介绍

原子薄层状范德华异质结具有奇异和新兴的光电性质。随着人们对这些新型量子材料的兴趣日益浓厚，对基本界面耦合机制的微观理解具有重要意义。

有鉴于此，近日，德国马普学会弗里茨•哈伯研究所Ralph Ernstorfer，Laurenz Rettig和Shuo Dong（共同通讯作者）等利用多维光谱学，提供了单层WSe₂/石墨烯异质结中超快层间电子和能量转移的层和动量分辨视图。根据光学制备态的性质，本文发现了不同的主要转移机制：石墨烯层中准自由热载流子在光激发后观察到石墨烯向WSe₂的电子注入，本文建立了WSe₂中激子激发后的界面迈特纳-俄歇能量转移过程。通过用速率方程模型分析激发态载流子的时间-能量-动量分布，区分了这两种类型的界面动力学，并确定了WSe₂中激子向石墨烯中价带跃迁的超快转换。微观计算发现，迈特纳-俄歇能量转移背后的界面偶极子-单极子耦合在传统的Förster和Dexter型相互作用中占主导地位，与实验观察一致。本文揭示的能量转移机制可能使基于范德华异质结的热载流子器件概念成为可能。

         

图文导读

图1. ML-WSe₂/石墨烯异质结中层间电荷和能量转移的时间和角度分辨光电发射测量。

         

图2. 带隙泵浦下的层和谷分辨超快动力学。

         

图3. 激子形成和界面相互作用的光发射特征。

         

图4. 近共振A激子激发下的层间电荷和能量转移。

         

文献信息

Observation of ultrafast interfacial Meitner-Auger energy transfer in a Van der Waals heterostructure

（Nat. Commun., 2023, DOI:10.1038/s41467-023-40815-8）

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-40815-8

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