谢兴同学在国际纳米权威期刊Nano Letters上发表论文

2024-06-15 10:29:06 98

课题组博士生谢兴同学在国际纳米权威期刊Nano Letters上发表论文


      近日,课题组成员谢兴同学在刘老师的指导下,以第一作者在国际纳米权威期刊《纳米快报》(Nano Letters影响因子12.94)上发表题为 “Anomalous phonon behavior and tunable exciton emissions: insights into pressure-driven dynamics in silicon phosphide(异常声子行为与可调激子发射:硅化磷中压力驱动动力学的研究)的实验论文。

图片关键词

图:异常声子行为与可调激子发射:硅化磷中压力驱动动力学的研究

      

      二维材料已成为研究非凡物理现象的焦点,包括量子自旋霍尔效应、超导性和莫尔物理。在这些材料中,石墨烯、过渡金属二硫属化物(TMDs)和黑磷因其在光学、光电子学、电子学和场效应晶体管中的应用而受到广泛研究。近年来,IV-V范德华(vdW)材料因其高度面内各向异性特性而引起了极大的兴趣。这类材料因其在偏振敏感光电探测器和设备中的潜力而备受关注。

      压力对材料的光学、电子结构、晶体结构、热力学和力学具有深远的影响,并已广泛展示出其在引发超导相变、促进vdW异质结构中的光学跃迁、调节莫尔超晶格中的莫尔态以及引发二维磁性材料中的磁性转变和磁振子-声子耦合方面的能力。先前的研究表明,压力引起的GeP中Ge3+到Ge4+的价跃迁驱动了超导体的出现,GeP5中的声子软化,以及GeAs从单斜相到岩盐结构的相变伴随着超导性。这些高压研究有助于理解IV-V二维材料在外部压力场下的声子和电子行为。然而,对于IV-V二维材料高压行为的研究仍然稀缺,导致对其在这种条件下的物理性质了解不足。 作为IV-V vdW材料的一员,SiP因其探索各向异性设备的潜力而受到显著关注,归功于其卓越的面内各向异性特性。赵等人揭示了SiP中强烈的偏振敏感光响应和吸收,其光响应的各向异性程度高达2.9。此外,谢等人报道了SiP在拉曼光谱、光致发光(PL)和吸收线性二色性转换中的强角度依赖特性。除了其光学性质,SiP还因其在锂离子电池负极、粘附和摩擦特性以及光电化学水分解中的应用而被研究。然而,对于SiP材料在高压下的激子和声子演变的理解仍然有限。

       本研究深入探讨了SiP材料的高压特性,采用了包括金刚石对顶砧、光学表征和第一性原理计算的协同方法。通过高压拉曼光谱,我们观察到广泛的波数范围内的声子软化行为,这独立于压力引起的晶格膨胀,并由第一性原理计算验证。在这种声子软化区域内,在2.6~7.5 GPa的压力范围内观察到异常的声子硬化行为。通过第一性原理的声子色散计算,我们证明这种异常蓝移行为是压力引起的强声子-声子耦合的结果,这在二维材料中是罕见的。同时,详细介绍了高压下激子发射的显著红移和P1与P2峰之间的强度转变。随着这种强度转变,PL的偏振度(DOP)在1.4~1.9 GPa的压力下达到转折点,P1和P2峰分别增强了63%和25%。这项工作增强了我们对压力下声子行为的理解。

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.4c02250

学校新闻报道:

Comments:

The study titled "Anomalous Phonon Behavior and Tunable Exciton Emissions: Insights into Pressure-Driven Dynamics in Silicon Phosphide" offers significant advancements in the field of two-dimensional (2D) materials, particularly within the realm of IV-V van der Waals (vdW) materials. This work explores the anisotropic physical properties and high-pressure behaviors of silicon phosphide (SiP), addressing key questions about the evolution of quasi-particles and their interactions under external pressure.

The authors have successfully employed a diamond anvil cell (DAC) alongside spectroscopic measurements and first-principles calculations to reveal a pressure-induced phonon-phonon coupling in SiP flakes. This rare phenomenon manifests as an anomalous phonon hardening behavior for the A1 mode within a broad wavenumber phonon softening region. Such findings are notable and add a new dimension to our understanding of phonon behavior in 2D materials under high pressure.