缺陷介导的层间电荷转移与多孔h-BN封装MoS2异质结中辐射寿命的延长

《The Journal of Physical Chemistry Letters》：Defect-Mediated Interlayer Charge Transfer and Prolonging Radiative Lifetime in Porous h-BN Fiber-Encapsulated MoS2 Heterojunctions

半导体异质结中界面电荷动力学调控机制研究。采用原位生长技术制备多孔h-BN纤维包裹的MoS2异质结，发现缺陷介导的电荷传输与h-BN介电屏蔽协同作用，使MoS2激子辐射寿命延长三倍，揭示了界面电荷调控新机制。

　　

由堆叠的二维（2D）材料构成的半导体异质结在电子和光电子器件领域具有巨大潜力。六方氮化硼（h-BN）作为封装层，通过抑制界面电荷散射并实现量子限制的能量传输，从而增强了异质结的光学性能。然而，对这些异质结构中层间耦合和界面电荷动态的调控机制的理解仍然不足。在本研究中，我们报道了在多孔h-BN纤维中原位生长超薄MoS₂片层，并构建了高质量的h-BN/MoS₂异质结，展示了缺陷介导的相互作用和可调的光电性能。通过多孔h-BN中的封装位点观察到的横截面结构证实了层间的紧密接触，而利用飞秒瞬态反射光谱进行的分析揭示了异质结中的激子辐射寿命及缺陷介导的电荷传输过程。光激发载流子在h-BN中的长寿命缺陷态与MoS₂之间发生转移，这导致h-BN中的缺陷相关光致发光（PL）现象减弱，同时MoS₂激子的辐射寿命延长了3倍。这一现象归因于MoS₂中的缺陷介导的电荷传输以及h-BN的介电屏蔽作用。这项工作阐明了缺陷工程化界面电荷传输在h-BN/MoS₂异质结中的关键作用，为基于二维异质结的光电子器件发展提供了宝贵的见解。