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 量子力学 化学
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
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
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
3秒前
clxgene完成签到,获得积分10
4秒前
虫虫冲呀冲完成签到 ,获得积分10
6秒前
絮絮徐完成签到 ,获得积分10
7秒前
李健的小迷弟应助鼠牵牛采纳,获得10
12秒前
时代更迭完成签到 ,获得积分10
19秒前
安静的ky完成签到,获得积分10
22秒前
24秒前
tomf完成签到,获得积分10
25秒前
sweetrumors完成签到,获得积分10
28秒前
mengmenglv完成签到 ,获得积分0
28秒前
29秒前
一只大憨憨猫完成签到,获得积分10
29秒前
沸石完成签到 ,获得积分10
31秒前
HH完成签到,获得积分10
38秒前
cdercder应助pywangsmmu92采纳,获得10
42秒前
做实验的猫应助kiki0808采纳,获得10
43秒前
Wenjing完成签到 ,获得积分10
44秒前
herpes完成签到 ,获得积分10
46秒前
FUNG完成签到 ,获得积分0
53秒前
54秒前
翰飞寰宇完成签到 ,获得积分10
57秒前
dddd发布了新的文献求助10
59秒前
无敌幸运儿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
傅纶军完成签到 ,获得积分10
1分钟前
CY完成签到,获得积分10
1分钟前
2275523154完成签到,获得积分10
1分钟前
Ma完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
Hh完成签到,获得积分10
1分钟前
悦耳的保温杯完成签到 ,获得积分10
1分钟前
傻傻的哈密瓜完成签到,获得积分10
1分钟前
andre20完成签到 ,获得积分10
1分钟前
研友_GZ3zRn完成签到 ,获得积分0
1分钟前
闫栋完成签到 ,获得积分10
1分钟前
战战兢兢的失眠完成签到 ,获得积分10
1分钟前
sci完成签到 ,获得积分10
1分钟前
DH完成签到 ,获得积分10
1分钟前
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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
The Graphene Handbook (2019 Edition) 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6530280
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8323009
关于积分的说明 17817913
捐赠科研通 5631630
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2932088
邀请新用户注册赠送积分活动 1908736
关于科研通互助平台的介绍 1768045