Ґратки острівців електронно-діркової рідини в дихалькогенідах при оптичному накачуванні
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe70.2.118Ключові слова:
дихалькогенiди, екситонний газ, електронно-дiркова рiдина, двовимiрнi ґраткиАнотація
Виконано чисельне моделювання формування електронно-дiркової рiдини у випадку однорiдного свiтлового опромiнення дихалькогенiдiв перехiдних металiв типу MoS2 та MoTe2. Дослiджено кiнетику захоплення екситонiв острiвцями та обчислено розподiл густини екситонiв навколо острiвцiв, враховуючи кореляцiю в положеннях острiвцiв у газi екситонiв та межовi умови при рiзнiй формi однорiдного накачування. Оцiнено розмiри острiвцiв електронно-дiркової рiдини. Встановлено оптимальне просторове розмiщення острiвцiв електронно-дiркової рiдини та залежнiсть утвореної структури вiд параметрiв системи.
Посилання
1. T.M. Rice. The electron-hole liquid in semiconductors: Theoretical aspects. In: Solid State Physics. Edited by H. Ehrenreich, F. Seitz, D. Turnball (Academic Press, 1977), Vol. 32, p. l.
https://doi.org/10.1016/S0081-1947(08)60438-5
2. Electron-Hole Droplets in Semiconductors. Edited by C.D. Jeffries, L.V. Keldysh (North-Holland, 1983).
3. S.G. Tihodeev. The electron-hole liquid in a semiconductor. Sov. Phys. Usp. 28, 1 (1985).
https://doi.org/10.1070/PU1985v028n01ABEH003630
4. N.N. Sibeldin. Electron-hole liquid in semiconductors and low-dimensional structures. Phys.-Usp. 60, 1147 (2017).
https://doi.org/10.3367/UFNe.2017.08.038194
5. R.N. Silver. Lifetime, surface tension, and impurity effects in electron-hole condensation. Phys. Rev. B 11, 1569 (1975).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.11.1569
6. R.M. Westervelt. Nucleation phenomena in electron-hole drop formation in Ge and Si: I. Nucleation rates. Phys. Status Solidi B 74, 727 (1976).
https://doi.org/10.1002/pssb.2220740235
7. V.S. Bagaev, N.V. Zamkovets, L.V. Keldysh, N.N. Sibel'din, V.A. Tsvetkov. Kinetics of exciton condensation in germanium. Sov. Phys. JETP 43, 783 (1976).
8. T.M. Burbaev, D.S. Kozyrev, N.N. Sibeldin, M.L. Skorikov. Luminescence of a quasi-two-dimensional electronhole liquid and excitonic molecules in Si/SiGe/Si heterostructures upon two-electron transitions. JETP Letters 98, 823 (2014).
https://doi.org/10.1134/S0021364013250061
9. S.N. Nikolaev, V.S. Krivobok, V.S. Bagaev, E.E. Onishchenko, A.V. Novikov, M.V. Shaleev. Fine structure of the emission spectrum of a two-dimensional electron-hole liquid in SiGe/Si quantum wells. JETP Letters 104, 163 (2016).
https://doi.org/10.1134/S0021364016150121
10. N. Pauc, V. Calvo, J. Eymery, F. Fournel, N. Magnea. Electronic and optical properties of Si/SiO2 nanostructures. I. Electron-hole collective processes in single Si/SiO2 quantum wells. Phys. Rev. B 72, 205324 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.205324
11. M.A. Akmaev and T.M. Burbaev. Dipolar electron-hole liquid in a double-well SiGe/Si heterosystem. J. Phys.: Conf. Ser. 816, 012016 (2017).
https://doi.org/10.1088/1742-6596/816/1/012016
12. Y. Dankner, E. Finkman, A. Ron, E. Cohen, M.C. Tamargo, M.D. Sturge. Gain and strong-signal saturation of photoexcited quantum-well structures. Proc. SPIE 1283, 326 (1990).
https://doi.org/10.1117/12.20760
13. Y. Furukawa, M. Nakayama. Dynamical formation process of electron-hole droplets in a GaAs/AlAs type-II superlattice. J. Phys. Soc. Jpn. 85, 034701 (2016).
https://doi.org/10.7566/JPSJ.85.034701
14. M. Stern, V. Umansky I. Bar-Joseph. Exciton liquid in coupled quantum wells. Science 343, 55 (2014).
https://doi.org/10.1126/science.1243409
15. T.B. Arp, D. Pleskot, V. Aji, N.M. Gabor. Electron-hole liquid in a van der Waals heterostructure photocell at room temperature. Nature Photonic 13, 245 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41566-019-0349-y
16. Y. Yu, A.W. Bataller, R. Younts, Y. Yu, G. Li, A.A. Puretzky, D.B. Geohegan, K. Gundogdu, L. Cao. Room-temperature electron-hole liquid in monolayer MoS2. ACS Nano 13, 10351 (2019).
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b04124
17. G. Wang, A. Chernikov, M.M. Glazov, T.F. Heinz, X. Marie, Th. Amand, B. Urbaszek. Colloquium: Excitons in atomically thin transition metal dichalcogenides. Rev. Mod. Phys. 90, 021001 (2018).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.90.021001
18. S.A. Han, R. Bhatia, S.W. Kim. Synthesis, properties and potential applications of two-dimensional transition metal dichalcogenides. Nano Converge. 2, 17 (2015).
https://doi.org/10.1186/s40580-015-0048-4
19. Fan Yang, Jing Shang, Liangzhi Kou, Chun Li, Zichen Deng. Computational investigation of orderly doped transition metal dichalcogenides: Implications for nanoscale optoelectronic devices. ACS Appl. Nano Mater. 5, 3824 (2022).
https://doi.org/10.1021/acsanm.1c04456
20. D. Tedeschi, E. Blundo, M. Felici, G. Pettinari, B. Liu, T. Yildrim, E. Petroni, Ch. Zhang, Yi Zhu, S. Sennato, Yuerui Lu, A. Polimeni. Controlled micro/nanodome formation in proton-irradiated bulk transition-metal dichalcogenides. Adv. Mater. 31, 1903795 (2019).
https://doi.org/10.1002/adma.201903795
21. R.G. Mendes, J. Pang, A. Bachmatiuk, Huy Quang Ta, Liang Zhao, Th. Gemming, Lei Fu, Zhongfan Liu, M.H. Rummeli. Electron-driven in situ transmission electron microscopy of 2D transition metal dichalcogenides and their 2D heterostructures. ACS Nano 13, 978 (2019).
https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08079
22. Xiao Tang, Liangzhi Kou. 2D Janus transition metal dichalcogenides: properties and applications. Phys. Status Solidi B 259, 2100562 (2022).
https://doi.org/10.1002/pssb.202100562
23. V.I. Sugakov. Formation of inhomogeneous structures of condensed phases of excitons in quantum wells. Phys. Rev. B 76, 115303 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.115303
24. A.A. Chernyuk, V.I. Sugakov. Spatial structures of islands of electron-hole liquid in semiconductor quantum wells. Phys. Lett. A 384, 126185 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.physleta.2019.126185
25. A. Korm'anyos, G. Burkard, M. Gmitra, J. Fabian, V. Zolyomi, N.D. Drummond, V. Fal'ko. k·p theory for two-dimensional transition metal dichalcogenide semiconductors. 2D Materials 2, 022001 (2015).
https://doi.org/10.1088/2053-1583/2/2/022001
26. Hao Luo, Bolun Wang, Enze Wang, Xuewen Wang, Yufei Sun, Kai Liu. High-responsivity photovoltaic photodetectors based on MoTe2/MoSe2 van der Waals heterojunctions. Crystals 9, 315 (2019).
https://doi.org/10.3390/cryst9060315
27. Yao-Wen Chang, Yia-Chung Chang. Quantum anomalous Hall effect and electric-field-induced topological phase transition in AB-stacked MoTe2/WSe2 moir'e heterobilayers. Phys. Rev. B 106, 245412 (2022).
28. Eilho Jung, Jin Cheol Park, Yu-Seong Seo, Ji-Hee Kim, Jungseek Hwang, Young Hee Lee. Unusually large exciton binding energy in multilayered 2H-MoTe2. Sci. Rep. 12, 4543 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41598-022-08692-1
29. Qiuyang Li, L. Huber, C. Nuckolls, Xiaoyang Zhu. Spinpolarized charge separation in a photoexcited transition metal dichalcogenide heterobilayer at room temperature. J. Phys. Chem. C 126, 15795 (2022).
https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c04332
30. B. Han, C. Robert, E. Courtade, M. Manca, S. Shree, T. Amand, P. Renucci, T. Taniguchi, K. Watanabe, X. Marie, L.E. Golub, M.M. Glazov, B. Urbaszek. Exciton states in monolayer and probed by upconversion spectroscopy. Phys. Rev. X 8, 031073 (2018).
31. D.F. Cordovilla Leon, Zidong Li, S.W. Jang, Che-Hsuan Cheng, P.B. Deotare. Exciton transport in strained monolayer WSe2. Appl. Phys. Lett. 113, 252101 (2018).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
