MOS2/WS2ヘテロビラヤーのひずみ変調された層間電荷とエネルギー透過率

2Dヘテロビルエイヤーの励起筋特性は、ファンデルワールス界面での電荷移動（CT）および励起物エネルギー移動（ET）によって密接に支配されています。電気的ゲーティングや中間層間隔の変更など、層間CTとETを調節するためにさまざまな手段が採用されていますが、制御可能性は限られています。ここでは、静水圧下で圧縮ひずみを適用することにより、MOS2/WS2ヘテロビライヤーのこれらの転送を調節する新しい方法を報告します。ラマンおよびフォトルミネセンスの測定と密度官能理論計算と組み合わせて、ヘテロビラエイヤーの圧力強化された層間相互作用を示します。WS2のヘテロビラエイヤーとモノラレイのフォトルミネセンス強度比（η）は、5倍まで約4 GPaで減少し、ETが増加しますが、より高い圧力で数桁増加し、ほぼ統一に達します。理論的計算は、ヘテロビライヤーのハイブリダイズド伝導帯の軌道スイッチングと電荷転送が、転送の非モノトニック変調の原因であることを示しています。私たちの調査結果は、2D励起物デバイスにおけるCTとETの効果的な機械的制御に対する説得力のあるアプローチを提供します。

Excitonic properties in 2D heterobilayers are closely governed by charge transfer (CT) and excitonic energy transfer (ET) at van der Waals interfaces. Various means have been employed to modulate the interlayer CT and ET, including electrical gating and modifying interlayer spacing, but with limited extent in their controllability. Here, we report a novel method to modulate these transfers in the MoS2/WS2 heterobilayer by applying compressive strain under hydrostatic pressure. Raman and photoluminescence measurements, combined with density functional theory calculations, show pressure-enhanced interlayer interaction of the heterobilayer. Heterobilayer-to-monolayer photoluminescence intensity ratio (η) of WS2 decreases by five times up to ≈4 GPa, suggesting enhanced ET, whereas it increases by an order of magnitude at higher pressures and reaches almost unity. Theoretical calculations show that orbital switching and charge transfers in the heterobilayer's hybridized conduction band are responsible for the non-monotonic modulation of the transfers. Our findings provide a compelling approach toward effective mechanical control of CT and ET in 2D excitonic devices.