深圳市二维材料孔雀团队
【Adv. Mater.】二维半导体中多体复合结构相关的前沿研究进展
       深圳大学的张晗教授团队在材料学领域的权威刊物Advanced Materials上发表了题为Many-Body Complexes in 2D Semiconductors的综述性学术论文。深圳大学裴家杰博士是第一作者,张晗教授和澳大利亚国立大学的Yuerui Lu教授为共同通讯作者,深圳大学为第一单位。

       墨烯的发现开启了二维材料世界的大门。此后,大量的二维材料及其新奇的特性相继发现,涵盖金属、半导体和绝缘体等。其中,过渡金属二硫化物(TMDs)和黑磷(BP)由于固有的带隙和独特的性质,在光电子应用中具有巨大的潜力,在“后石墨烯时代”引起极大的关注。在二维尺度上,半导体的光电特性会发生显著变化,如由间接带隙变为直接带隙(TMDs)或带隙能量随层数可控(BP)。由于维度降低,材料内部的介电屏蔽效应显著减少、电子-空穴的库仑相互作用显著增强,二维半导体内的多体复合结构(激子、带电激子、双激子等)的结合能显著提升,使其不仅能够在室温下稳定存在,并且对材料的光学和电学性质起到决定作用。此外,二维半导体的原子级厚度和极大的比表面积使得这些多体复合结构的特性对于外界刺激非常敏感,可基于此实现新颖的光伏、检测、传感等器件的开发。为了充分应用二维半导体在光电子学中的潜在功能,人们必须全面了解其内在的多体复合结构。该综述总结了近期二维半导体中多体复合结构相关的前沿研究进展,包括基础理论、实验研究、性能调控和光电应用四个方面,首先理论总结了TMDs和BP的电子结构和激子效应;然后讨论了表征多体复合结构的主要实验技术以及扩散动力学;接下来归类了三种二维半导体材料特性的调控方法和代表性的光电应用;最后展望了该领域的当前挑战和未来前景,为潜在的研究方向提供了进一步的建议。


       该工作得到国家自然科学基金、深圳市孔雀团队、深圳市黑磷光电技术工程实验室、深圳市重点科技项目、中国博士后基金等多项基金的支持。

【文章链接】
Many‐Body Complexes in 2D Semiconductors
Jiajie Pei, Jiong Yang, Tanju Yildirim, Han Zhang, Yuerui Lu

Adv. Mater., 2018
DOI: 10.1002/adma.201706945

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