Oxygen-Induced In Situ Manipulation of the Interlayer Coupling and Exciton Recombination in Bi2Se3/MoS2 2D Heterostructures

材料科学 光致发光 异质结 激子 氧气 插层(化学) 退火(玻璃) 联轴节(管道) 单层 化学物理 光电子学 自发辐射 分子物理学 凝聚态物理 激光器 纳米技术 光学 无机化学 复合材料 物理 化学 量子力学
作者
Zachariah Hennighausen,Christopher Lane,Abdelkrim Benabbas,Kevin Mendez,Monika Eggenberger,P. M. Champion,Jeremy T. Robinson,Arun Bansil,Swastik Kar
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:11 (17): 15913-15921 被引量:24
标识
DOI:10.1021/acsami.9b02929
摘要

2D heterostructures are more than a sum of the parent 2D materials, but are also a product of the interlayer coupling, which can induce new properties. In this paper we present a method to tune the interlayer coupling in Bi2Se3/MoS2 2D heterostructures by regulating the oxygen presence in the atmosphere, while applying laser or thermal energy. Our data suggests the interlayer coupling is tuned through the diffusive intercalation and de-intercalation of oxygen molecules. When one layer of Bi2Se3 is grown on monolayer MoS2, an influential interlayer coupling is formed that quenches the signature photoluminescence (PL) peaks. However, thermally annealing in the presence of oxygen disrupts the interlayer coupling, facilitating the emergence of the MoS2 PL peak. DFT calculations predict intercalated oxygen increases the interlayer separation ~17%, disrupting the interlayer coupling and inducing the layers to behave more electronically independent. The interlayer coupling can then be restored by thermally annealing in N2 or Ar, where the peaks will re-quench. Hence, this is an interesting oxygen-induced switching between "non-radiative" and "radiative" exciton recombination. This switching can also be accomplished locally, controllably, and reversibly using a low-power focused laser, while changing the environment from pure N2 to air. This allows for the interlayer coupling to be precisely manipulated with submicron spatial resolution, facilitating site-programmable 2D light-emitting pixels whose emission intensity could be precisely varied by a factor exceeding 200x. Our results show that these atomically-thin 2D heterostructures may be excellent candidates for oxygen sensing.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
不安的斑马完成签到,获得积分10
1秒前
研友_ZGjRjn发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
4秒前
摸俞发布了新的文献求助10
5秒前
汉堡包应助祭天丶易木采纳,获得10
5秒前
鹿立轩发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
大力八宝粥完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
Ballyhooed发布了新的文献求助10
7秒前
chloe完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
个性枕头发布了新的文献求助10
9秒前
11秒前
果子发布了新的文献求助10
11秒前
13秒前
14秒前
15秒前
丘比特应助疯狂的宛凝采纳,获得10
15秒前
饭团完成签到 ,获得积分10
16秒前
Komorebi发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
tzy完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
17秒前
旺帮主发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
18秒前
19秒前
天天快乐应助Tyler采纳,获得10
19秒前
xu完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
20秒前
20秒前
21秒前
littleE发布了新的文献求助10
21秒前
小酚完成签到 ,获得积分10
22秒前
22秒前
王皮皮发布了新的文献求助10
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Solid-Liquid Interfaces 600
A study of torsion fracture tests 510
Narrative Method and Narrative form in Masaccio's Tribute Money 500
Aircraft Engine Design, Third Edition 500
Neonatal and Pediatric ECMO Simulation Scenarios 500
苏州地下水中新污染物及其转化产物的非靶向筛查 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4751776
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4097076
关于积分的说明 12676346
捐赠科研通 3809730
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2103383
邀请新用户注册赠送积分活动 1128550
关于科研通互助平台的介绍 1005521