Люминесценция монослоев MoSe2: влияние температуры и накачки Текст научной статьи по специальности «Физика»

Люминесценция монослоев MoSe2: влияние температуры и накачки

В.Е.Бисти, * А.С.Бричкин, Г.М.Голышков, А.В.Черненко

ИФТТРАН им. Ю.А. Осипьяна, 142432, Московская обл., Черноголовка, ул. Академика

Осипьяна, д.2

*e-mail: bisti@issp.ac.ru

Для структур hBN-MoSe2-hBN изучалась люминесценция экситонов и трионов при нерезонансном фотовозбуждении электронно-дырочных пар в монослое MoSe2 в температурном диапазоне T~10-70K при постоянной накачке и при T=4K в зависимости от интенсивности накачки в широких пределах. Вследствие туннелирования электронов с донорных примесей из окружающих слоев hBN [1] в слое MoSe2 имеются двумерные электроны. При стационарном возбуждении в системе в динамическом равновесии существуют экситоны, трионы и электронный ферми-газ. С ростом температуры линии люминесценции сдвигаются в сторону меньших энергий, сдвиг сильнее для линии триона. Интенсивность люминесценции падает, причем для триона быстрее, чем для экситона. При низких температурах преобладает трион, при высоких - экситон (Рис.1). При значительном увеличении накачки интенсивность люминесценции растет, при меньших накачках преобладает трион, при больших -экситон. Также с ростом накачки наблюдается сдвиг в сторону меньших энергий, более сильный для триона (Рис.2). Люминесценция слоев MoSe2, инкапсулированных hBN, определяется

концентрациями экситонов, трионов и электронов и их распределением по энергиям, в общем случае неравновесным. Общий для экситона и триона сдвиг можно объяснить, изменением ширины запрещенной зоны монослоя MoSe2 с температурой ( при накачке - незначительный сдвиг за счет разогрева). Изменение расстояния между линиями экситона и триона при низких температурах пропорционально энергии Ферми электронов [2], что может говорить о росте концентрации свободных электронов. С ростом температуры увеличивается влияние распределения частиц по энергиям. Также возможен зависящий от температуры вклад в люминесценцию с участием локализованных состояний. Падение интенсивности с ростом температуры можно объяснить ростом безызлучательной рекомбинации. С ростом накачки интенсивность линии экситонов растет быстрее, поскольку число трионов ограничено числом электронов.

Литература

[1] Roland Gillen, John Robertson, Janina Maultzsch, Phys. Status Solidi B 251, 2620 (2014).

[2] M. M. Glazov, J. Chem. Phys. 153, 034703 (2020).