論文の概要: Long-range transport of 2D excitons with acoustic waves

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.01773v2
• Date: Tue, 22 Feb 2022 06:16:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-20 00:27:29.095815
• Title: Long-range transport of 2D excitons with acoustic waves
• Title（参考訳）: 音波による2次元励起子の長距離輸送
• Authors: Ruoming Peng, Adina Ripin, Yusen Ye, Jiayi Zhu, Changming Wu, Seokhyeong Lee, Huan Li, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Ting Cao, Xiaodong Xu, Mo Li
• Abstract要約: 2次元半導体における層間エキシトンは、工学的エキシトンデバイスにとって有望な候補として浮上している。 表面音響波(SAW)駆動二層膜WSe2における層間励起子の指向性輸送を実証する。 本研究は, 音波が励起子力学と輸送を制御する効果的な接触のない手段であることを示し, 2次元材料を用いた励起子デバイスの実現を約束する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.229575126259341
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Excitons are elementary optical excitation in semiconductors. The ability to manipulate and transport these quasiparticles would enable excitonic circuits and devices for quantum photonic technologies. Recently, interlayer excitons in 2D semiconductors have emerged as a promising candidate for engineering excitonic devices due to their long lifetime, large exciton binding energy, and gate tunability. However, the charge-neutral nature of the excitons leads to weak response to the in-plane electric field and thus inhibits transport beyond the diffusion length. Here, we demonstrate the directional transport of interlayer excitons in bilayer WSe2 driven by the propagating potential traps induced by surface acoustic waves (SAW). We show that at 100 K, the SAW-driven excitonic transport is activated above a threshold acoustic power and reaches 20 mm, a distance at least ten times longer than the diffusion length and only limited by the device size. Temperature-dependent measurement reveals the transition from the diffusion-limited regime at low temperature to the acoustic field-driven regime at elevated temperature. Our work shows that acoustic waves are an effective, contact-free means to control exciton dynamics and transport, promising for realizing 2D materials-based excitonic devices such as exciton transistors, switches, and transducers up to room temperature.
• Abstract（参考訳）: エキシトンは半導体の基本的な光学励起である。 これらの準粒子を操作および輸送する能力は、量子フォトニクス技術のための励起回路とデバイスを可能にする。 近年,2次元半導体の層間励起体は, 寿命長, 励起子結合エネルギー, ゲートチューニング性などにより, 工学的励起デバイスとして期待できる候補となっている。 しかし、励起子の電荷ニュートラルの性質は、面内電場に対する弱い応答をもたらし、したがって拡散長を超える輸送を阻害する。 本稿では,表面波(saw)による伝搬電位トラップにより駆動される二層wse2中の層間励起子の方向輸送を示す。 100Kでは,SAW駆動のエキソニックトランスポートがしきい値の音響パワーの上方で活性化され,拡散長の少なくとも10倍の距離である20mmまで到達し,装置サイズによって制限されることがわかった。 温度依存性測定により, 低温での拡散制限状態から高温での音場駆動状態への遷移が明らかになった。 本研究は,エキシトントランジスタ,スイッチ,トランスデューサなどの2次元材料を用いたエキシトンデバイスの実現を約束する,エキシトンダイナミクスとトランスポートを効果的かつ非接触的に制御する手段であることを示す。

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