論文の概要: Tailoring Exciton Dynamics in TMDC Heterobilayers in the Quantum Plasmonic Regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.06337v1
• Date: Sat, 10 Jun 2023 03:19:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-13 19:33:19.321549
• Title: Tailoring Exciton Dynamics in TMDC Heterobilayers in the Quantum Plasmonic Regime
• Title（参考訳）: 量子プラズモニックレジームにおけるTMDCヘテロビ層における励起子ダイナミクス
• Authors: Mahfujur Rahaman, Gwangwoo Kim, Kyung Yeol Ma, Seunguk Song, Hyeon Suk Shin, and Deep Jariwala
• Abstract要約: 遷移金属ジアルコゲナイド(TMDC)の励起子の制御は、光-物質相互作用の調整に興味深い。 TMDCヘテロ双層における励起子ダイナミクスを局所的に制御されたジャンクション電流を用いて検討した。 以上の結果から, 量子トンネル法では, 層内励起子(層内励起子)の先端誘起放射緩和が支配的であることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Control of excitons in transition metal dichalcogenides (TMDCs) and their heterostructures is fundamentally interesting for tailoring light-matter interactions and exploring their potential applications in high-efficiency optoelectronic and nonlinear photonic devices. While both intra- and interlayer excitons in TMDCs have been heavily studied, their behavior in the quantum tunneling regime, in which the TMDC or its heterostructure is optically excited and concurrently serves as a tunnel junction barrier, remains unexplored. Here, using the degree of freedom of a metallic probe in an atomic force microscope, we investigated both intralayer and interlayer excitons dynamics in TMDC heterobilayers via locally controlled junction current in a finely tuned sub-nanometer tip-sample cavity. Our tip-enhanced photoluminescence measurements reveal a significantly different exciton-quantum plasmon coupling for intralayer and interlayer excitons due to different orientation of the dipoles of the respective e-h pairs. Using a steady-state rate equation fit, we extracted field gradients, radiative and nonradiative relaxation rates for excitons in the quantum tunneling regime with and without junction current. Our results show that tip-induced radiative (nonradiative) relaxation of intralayer (interlayer) excitons becomes dominant in the quantum tunneling regime due to the Purcell effect. These findings have important implications for near-field probing of excitonic materials in the strong-coupling regime.
• Abstract（参考訳）: 遷移金属ジアルコゲナイド(TMDC)およびそれらのヘテロ構造における励起子の制御は、光-物質相互作用を調整し、高効率光電子・非線形フォトニックデバイスにおけるそれらの潜在的な応用を探索するために根本的に興味深い。 TMDCの層内および層間エキシトンはともに研究されているが、TMDCまたはそのヘテロ構造が光的に励起され、同時にトンネル接合バリアとして機能する量子トンネル系におけるそれらの挙動は未解明のままである。 そこで, 原子間力顕微鏡における金属プローブの自由度を用いて, 微調整されたサブナノメータ先端試料キャビティ内の局所制御接合電流を介してtmdcヘテロ二層中の層内および層間励起子のダイナミクスを調べた。 両e-h対の双極子の配向の相違により, 層内および層間励起子の励起子-量子プラズモン結合が著しく異なることが明らかとなった。 定常速度方程式を適合させて,接合電流の有無に関わらず,励起子の磁場勾配,放射緩和および非放射緩和率を抽出した。 その結果, プルセル効果により, 層内励起子の先端誘導放射(非放射)緩和が量子トンネル理論において支配的になることがわかった。 これらの知見は, 強結合系における励起材料の近接場探索に重要な意味を持つ。

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