Twist angle dependent high degree of anisotropic emission and phonon scattering in WS2/NbOCl2 heterostructures

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作者
Mingyi Xu,Xinhui Yang,Xiao Guo,Jie Jiang,Shula Chen,Mengjian Zhu,Jiayu Dai,Fangyu Guo,Xiaoming Yuan
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:17 (10): 6079-6089 被引量:6
标识
DOI:10.1039/d4nr05496b
摘要

van der Waals (vdWs) heterostructures provide a superior platform to combine different low-dimensional materials together to tune their physical properties for different types of applications. Specifically, anisotropic heterostructures possess polarization-sensitive optical and electronic properties, which are highly needed in novel optoelectronic devices. However, the achieved degree of polarization (DOP) for the previously investigated heterostructure is relatively low and the induced polarization mechanism and key factors determining the DOP are still unclear. Here, we successfully fabricated an anisotropic TMDC/NbOCl2 heterostructure to break the rotation symmetry of WS2. Taking advantage of the strong anisotropy in NbOCl2, we achieved a high DOP of Raman scattering (0.813) and photoluminescence emission (0.801). Furthermore, we demonstrated that this anisotropy is also valid for bilayer WS2 with indirect exciton emissions. Twist angle is demonstrated to be an effective approach for further tuning the DOP. Density functional theory calculations reveal that increasing the coupling is twist angle dependent, leading to a twist angle-dependent DOP in the NbOCl2/TMDC heterostructure. Moreover, heterostructure formation also reduces intervalley scattering, leading to the observed valley polarization of WS2 at room temperature. Based on these findings, we proposed a conceptual framework to search for vdWs heterostructures with a high DOP. These findings are of critical importance in designing highly efficient anisotropic quantum emitters and optoelectronic devices using vdWs heterostructures.
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