博士生谢兴在国际权威期刊ACS Applied Materials & Interfaces上发表论文

      近日，课题组成员谢兴同学在刘老师的指导下，以第一作者在国际权威期刊ACS Applied Materials & Interfaces(影响因子10.38)上发表题为 “Tunable Valley Pseudospin and Electron-Phonon Coupling in WSe₂/1T-VSe₂ Heterostructures ”(WSe₂/1T-VSe₂异质结构中的可调谐谷赝自旋和电子-声子耦合特性)的实验论文。

图：WSe₂/1T-VSe₂异质结构中的可调谐谷赝自旋和电子-声子耦合特性

           范德瓦尔斯(vdW)材料为研究低维特性提供了理想的平台，并可灵活调控其物理特性，从而拓展材料应用并产生独特的奇异现象。vdW材料中的一个重要相互作用是可调控的层间耦合，这种耦合深刻影响粒子、准粒子的行为及其相互作用。由于不同vdW材料之间的耦合能够产生长寿命激子、扭曲诱导的强关联态、磁性邻近效应以及异质界面驱动的各向异性光学行为等特殊现象，因此引起了广泛关注。因此，异质结构工程成为调控vdW材料性能和器件表现的重要工具。

          由具有不同能带对齐方式(类型I、类型II和类型III)的半导体(双层)构建的异质结构，在器件应用和物理特性上具有特定的功能和效果，已被广泛研究。相比之下，半导体/金属vdW异质结构则展示了独特的现象，包括平面内能带弯曲诱导的局域化激子、从三维到二维的超导转变、电荷密度波(CDW)序的变化以及可切换的光响应等。然而，这类异质结构的研究尚不充分，通过界面耦合来理解其光学、热学、电子和机械特性仍存在较大空白。近期的研究报道了金属1T-VSe₂和半导体2H-WSe₂之间的肖特基接触，揭示了WSe2层中的空穴积累对激子行为的影响。然而，对于WSe₂与1T-VSe₂中异质界面耦合对谷激子行为和电子-声子耦合的影响仍然研究有限。

       在本研究中，我们利用机械剥离和干转移方法制备了由1T-VSe₂和1L WSe₂组成的金属/半导体异质结构。我们通过光谱测量研究了WSe₂/1T-VSe₂异质结构(HS)在不同磁场和温度下的光致发光(PL)光谱和谷极化。我们测得的PL光谱显示出由电荷转移引起的PL强度减弱，同时HS中的谷极化增强。在磁场作用下，HS中的谷翻转过程变化导致了与磁场相关的独特谷极化，1L WSe₂呈现线性形态，而HS则呈现“V”形态。异质界面效应还增加了塞曼分裂，导致HS中更大的g因子。此外，温度依赖的PL光谱和谷极化显示出增强的电子-声子耦合，导致1L WSe₂和HS在温度变化时带隙和谷极化的不同变化。这些发现表明1T-VSe₂对WSe₂中的谷极化和电子-声子相互作用具有显著影响，突显了异质界面耦合在过渡金属二硫化物(TMDs)物理特性中的关键作用，并展示了其调控半导体器件性能的潜力。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c11399

Comments:

  The paper "Tunable Valley Pseudospin and Electron-Phonon Coupling in WSe₂/1T-VSe₂ Heterostructures" presents a significant advancement in our understanding of heterostructure interfaces involving semiconductor and metal van der Waals (vdW) materials. The authors effectively demonstrate how the valley pseudospin and electron-phonon coupling in monolayer WSe₂ can be tuned through the interface coupling with 1T-VSe₂. The reported transition of valley polarization from a linear to a "V" shape under a magnetic field is a compelling result that underscores the profound impact of heterointerface effects on exciton dynamics. Moreover, the observation of enhanced electron-phonon coupling leading to a shift in exciton behavior with temperature offers new insights into phonon interactions at vdW interfaces, particularly the shift from acoustic to optical phonons and the role of higher phonon energies. This work opens up new opportunities for exploring valley physics and designing vdW heterostructures with tailored optical and electronic properties. Future studies could further elucidate the interplay between different types of excitons, phonon modes, and interface-induced effects in similar systems, which would be valuable for developing next-generation quantum and optoelectronic devices.