华中科大李德慧教授团队ACS Nano：二维钙钛矿/单层过渡金属双硫属化物异质结构中的稳健层间耦合

层间激子已在过渡金属硫化物（TMD）双层异质结中得到了广泛的研究。与单层TMD中的层内激子相比，TMD双层异质结中层间激子的寿命更长，可达纳秒量级，有利于实现基于层间激子的谷电子学器件和低阈值激射。

迄今为止，TMD异质双层中层间激子的研究主要集中在结构的几何排列、自旋-能谷寿命和具有层间跃迁规则的层间摩尔激子上。然而，TMD异质双层中的层间激子辐射强烈依赖于晶格匹配程度和耦合强度，增加了器件制造的复杂性。

最近，基于不同层状二维材料界面的层间激子引起了研究人员的广泛关注，其界面带隙可以通过材料选择、外加电场或应变实现宽光谱调谐，且可以在室温下实现基于层间激子运行的中长波红外光电探测器。这些发现促使我们进一步研究单层TMD和其他类型的2D材料异质结中层间耦合的行为。

近日，华中科技大学光学与电子信息学院李德慧教授团队在ACS Nano上报道了题为“Robust Interlayer Coupling in Two-Dimensional Perovskite/Monolayer Transition Metal Dichalcogenide Heterostructures”的研究工作。

该工作将单层WSe2与不同类型的二维钙钛矿（包括(iso-BA)2PbI4, (BA)2PbI4以及手性钙钛矿(S-MBA)2PbI4）堆叠形成Ⅱ型异质结，通过低温、变温、变功率和偏振等光致发光(PL)光谱研究了其中的层间激子行为。低温下，二维钙钛矿/单层TMD异质结中表现出强烈的层间激子辐射，随着激发功率的增加表现出明显的蓝移，随温度的升高而出现红移，且与异质结的堆叠顺序无关。

重要的是，由于手性钙钛矿的自旋注入，(S-MBA)2PbI4/WSe2异质结中的圆偏振光极化率可达13％，因此可用于控制谷电子学器件中的的谷自由度。我们的发现为探索二维材料中的层间激子耦合提供了另一种可能，并将激发基于层间激子的更多应用，例如在更高温度下的玻色-爱因斯坦凝聚，激子的超流动性和电泵浦激射等。

文章链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c03624

导师简介:

李德慧

华中科技大学光学与电子信息学院，教授，博士生导师。2006年本科毕业于西安交通大学，2009年硕士毕业于中国科学院近代物理研究所，2013年博士毕业于新加坡南洋理工大学。随后在加州大学洛杉矶分校从事博士后研究工作。2010年以来，一直从事于低维半导体纳米结构的光学以及光电子学研究。2016年加入华中科技大学光学与电子信息学院。到目前为止，已在Nature, Nature Communications, Science Advances, Nano Letters, ACS Nano等国际知名学术期刊上发表SCI论文50余篇，总被引次数超过3000次，H因子0。

主要研究方向包括：

    1. 低维卤素钙钛矿及其异质结的可控合成与制备，钙钛矿/二维过渡金属硫化物异质结的构建。

    2. 利用光谱测量的方法研究其激子发光、激子-声子耦合、旋光发射、各向异性和非线性等光学性质，探索其物理机理并开发其在超薄柔性发光器件、圆偏光光源等领域的应用；同时结合光电导测量研究其光电响应，研究其基本物理过程以及开发其在光学探测器上的应用（如红外探测器、窄带探测器、偏振探测器等）。

3. 利用电学测量方法研究其载流子输运过程，探索其在下一代电子器件以及柔性电子和可穿戴设备上的应用。

4. 研究超表面和表面等离激元对低维半导体发光和非线性的调控、以及其界面的热电子传输动力学过程。

课题组链接:

课题组网站：

http://mnmd.oei.hust.edu.cn/index.htm

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