通过掺杂MoSe2界面实现石墨烯中长寿命高迁移率载流子的光生调控

研究人员通过掺杂策略调控过渡金属二硫属化物/石墨烯异质结构中的层间电荷转移，在Nb掺杂MoSe2/单层石墨烯体系中实现基态空穴转移形成的界面内建电场，有效抑制光生空穴转移并实现单极电子注入，使载流子寿命从皮秒级延长至180皮秒，同时保持石墨烯中高速面内扩散特性，为设计高性能光电器件提供了新思路。

　　

这项突破性研究展示了如何通过巧妙的掺杂工程来操控二维材料界面的电荷舞蹈。科学家们在单层石墨烯与掺铌(Nb)的二硒化钼(MoSe₂)构建的异质结构中，发现基态空穴转移会自发形成内建电场。这个电场就像智能交通管制系统，选择性阻挡光激发空穴的通过，却为电子开辟快速通道，实现精准的单极电子注入。

瞬态吸收光谱技术捕捉到令人振奋的结果：掺杂体系的载流子寿命达到180皮秒，比未掺杂体系提高了两个数量级。更妙的是，瞬态吸收显微镜显示这些"幸运"的载流子在石墨烯中保持着闪电般的移动速度，展现出典型的高迁移率自由载流子传输特征。

这项研究不仅为理解范德华(van der Waals)异质结构中的电荷转移动力学提供了新视角，更为设计新一代超快光探测器等光电设备开辟了道路。通过简单的掺杂调控，研究人员成功实现了对光生载流子寿命和迁移率的双重优化，这种"一石二鸟"的策略有望推动二维材料在光电子学领域的实际应用。