単層MOS2における準粒子バンドギャップと高温電子ダイナミクスの時間分解アルプの決定

2D遷移金属ジチャルコゲニド（TMD）単層の電子構造とダイナミクスは、電子準粒子の多体物理学を理解するための重要な基盤と、高度な光電子デバイスのアプリケーションの両方を提供します。しかし、半導体単層TMDの広範な実験的調査により、同じ層と基質の組み合わせで行われた測定であっても、キーパラメーターである準粒子バンドギャップ（QBG）の一貫性のない結果が得られました。ここでは、高品質の大部分MOS2単層に敏感な時間および角度分解光電子分光法（Trarpes）を使用して、その運動量分解平衡と励起状態の電子構造を弱い励起制限に捉えています。グラファイト上の単層MOS2の場合、80 Kで≈2.10eV、300 Kで約2.03 eVのQBG値を取得し、同じ材料の走査トンネリング分光法（STS）測定によって十分に導入されます。

The electronic structure and dynamics of 2D transition metal dichalcogenide (TMD) monolayers provide important underpinnings both for understanding the many-body physics of electronic quasi-particles and for applications in advanced optoelectronic devices. However, extensive experimental investigations of semiconducting monolayer TMDs have yielded inconsistent results for a key parameter, the quasi-particle band gap (QBG), even for measurements carried out on the same layer and substrate combination. Here, we employ sensitive time- and angle-resolved photoelectron spectroscopy (trARPES) for a high-quality large-area MoS2 monolayer to capture its momentum-resolved equilibrium and excited-state electronic structure in the weak-excitation limit. For monolayer MoS2 on graphite, we obtain QBG values of ≈2.10 eV at 80 K and of ≈2.03 eV at 300 K, results well-corroborated by the scanning tunneling spectroscopy (STS) measurements on the same material.