共鳴トンネルダイオードのためのマルチスタックHBN/WS2結合量子ウェルにおける励起子およびトリオンエネルギーの測定

狭い井戸の量子閉じ込め、特に狭い井戸の量子は、電気パラメーターに対する制御可能性のために調査されています。たとえば、量子ドットは、粒子サイズに応じて同じ材料であっても、さまざまな光子波長を放出できます。最近では、2次元（2D）材料の研究により、材料のシート内に閉じ込められたいくつかの量子機械的現象が利用できることが示されています。グラフェンのギャップレス半分の特性から始めて、現在の研究は、2D材料内の励起子とその特性に始まりました。単純な2Dシステムであっても、実験結果は、従来の研究から予想外の驚くべき結果を提供することがよくあります。2D六角形の窒化ホウ素（HBN）バリアと、積み重ねられた構造に配置された2Dタングステンジスルフィド（WS2）半導体を使用して、さまざまな2Dから2D相互作用を研究した2D六角形のバリアを使用して、結合した量子ウェルシステムを調査しました。六角形のニトリド - タングステンジスルフィド（HBN/WS2）量子井戸スタックの場合、連続したウェル間の相互作用がバンドギャップの減少をもたらし、効果は最大4つのスタックの大幅な距離でも発音されると判断しました。さらに、HBN障壁を分離する単一層は、代替HBN/WS2構造での界面相互作用を維持しながら、WS2層間の層間相互作用を大幅に減少させることが観察されました。ここで結合した量子ウェルの研究に使用した方法は、2D材料と2D材料ベースの構造内のそれぞれの励起子エネルギーレベルとトリオンエネルギーレベルを決定する方法を示しています。繰り込みエネルギーレベルは、積み重ねられた2D材料の導電性およびフォトニック特性を理解する上で重要です。

Quantum confinements, especially quantum in narrow wells, have been investigated because of their controllability over electrical parameters. For example, quantum dots can emit a variety of photon wavelengths even for the same material depending on their particle size. More recently, the research into two-dimensional (2D) materials has shown the availability of several quantum mechanical phenomenon confined within a sheet of materials. Starting with the gapless semimetal properties of graphene, current research has begun into the excitons and their properties within 2D materials. Even for simple 2D systems, experimental results often offer surprising results, unexpected from traditional studies. We investigated a coupled quantum well system using 2D hexagonal boron nitride (hBN) barrier as well as 2D tungsten disulfide (WS2) semiconductor arranged in stacked structures to study the various 2D to 2D interactions. We determined that for hexagonal boron nitride-tungsten disulfide (hBN/WS2) quantum well stacks, the interaction between successive wells resulted in decreasing bandgap, and the effect was pronounced even over a large distance of up to four stacks. Additionally, we observed that a single layer of isolating hBN barriers significantly reduces interlayer interaction between WS2 layers, while still preserving the interwell interactions in the alternative hBN/WS2 structure. The methods we used for the study of coupled quantum wells here show a method for determining the respective exciton energy levels and trion energy levels within 2D materials and 2D materials-based structures. Renormalization energy levels are the key in understanding conductive and photonic properties of stacked 2D materials.