外側電界によるタングステンジスルフィドフォトルミネッセンスの層依存的変調

WS2の大きな単結晶ドメインは、化学蒸気堆積によって成長し、横方向の電界下でのフォトルミネシセント特性が研究されています。単層と二重層のWS2が外側の電界に対して反対の応答を持っていることを実証し、WS2フォトルミネッセンス（PL）は単層で大幅に減少し、横方向の電界強度が増加すると二重層で増加します。温度依存のPL測定も実施され、PLの原因として加熱を除外して、外側の電界効果の動作とは明らかに異なる挙動を示します。単層と二層WS2の両方のPL変動は、ある伝導帯から別の伝導帯から別の伝導帯への光励起電子の移動に起因し、結果として得られる組換え経路を変更します。この効果は、2つの励起子結合エネルギーと2つの伝導帯域間の小さなエネルギーの違いにより、2D遷移金属ジチャルコゲニドで観察されます。

Large single-crystal domains of WS2 are grown by chemical vapor deposition, and their photoluminescent properties under a lateral electric field are studied. We demonstrate that monolayer and bilayer WS2 have opposite responses to lateral electric fields, with WS2 photoluminescence (PL) substantially reduced in monolayer and increased in bilayers with increasing lateral electric field strength. Temperature-dependent PL measurements are also undertaken and show behavior distinctly different than that of the lateral electric field effects, ruling out heating as the cause of the PL changes. The PL variation in both monolayer and bilayer WS2 is attributed to the transfer of photoexcited electrons from one conduction band extremum to another, modifying the resultant recombination pathways. This effect is observed in 2D transition metal dichalcogenides due to their large exciton binding energy and small energy difference between the two conduction band extrema.