Advanced Materials:不同堆叠对于二硫化铼光学和超快载流子弛豫过程的影响

对于二维材料,以不同方式堆叠各原子层,材料的物理化学性质有时会出现极大的改变。以三层石墨烯为例,ABC和ABA这两种不同堆叠的介电常数,声子振动和电子传导有明显的区别。但是,对于过渡金属硫族化合物,相应的研究还比较缺乏。二硫化铼是一个较新的二维材料,具有各向异性的物理性质。不同于黑磷,二硫化铼在空气中也十分稳定。

美国德州大学奥斯汀分校机械工程系王亚果课题组通过透射电子显微镜表征了二硫化铼中存在的两种不同的堆叠方式。这两种堆叠方式十分稳定,即使在300摄氏度左右,也没有观测到堆叠转化。对于这两种不同的堆叠,相应的拉曼光谱和荧光光谱有明显的不同。第一性原理计算表明,这两种堆叠正好对应系统能量的两个最低点。同时,他们计算了基于这两种结构的拉曼光谱,结果与实验数据十分吻合。为了进一步理解不同堆叠的能带区别,他们利用飞秒激光泵浦探测的技术测量了激子的弛豫过程。其中,对于偏振垂直于b轴(沿着铼-铼链的方向),AA堆叠呈现出激发态吸收的特性,AB堆叠呈现出饱和吸收的特性。 研究者相信,此项研究将会对基于堆叠的物理性质研究打开一扇门,同时为研制新型偏振依赖的光电器件提供新的思路和方向。相关论文在线发表在Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201908311)上。