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Perea-Causin, Raul ; Brem, Samuel ; Buchner, Fabian ; Yao, Lu ; Watanabe, Kenji ; Taniguchi, Takashi ; Lupton, John M. ; Lin, Kai-Qiang ; Malic, Ermin

Electrically tunable layer-hybridized trions in doped WSe2 bilayers

Perea-Causin, Raul, Brem, Samuel, Buchner, Fabian, Yao, Lu, Watanabe, Kenji, Taniguchi, Takashi, Lupton, John M. , Lin, Kai-Qiang und Malic, Ermin (2024) Electrically tunable layer-hybridized trions in doped WSe2 bilayers. Nature Communications 15 (6713).

Veröffentlichungsdatum dieses Volltextes: 26 Feb 2025 13:31
Artikel
DOI zum Zitieren dieses Dokuments: 10.5283/epub.75080


Zusammenfassung

Doped van der Waals heterostructures host layer-hybridized trions, i.e. charged excitons with layer-delocalized constituents holding promise for highly controllable optoelectronics. Combining a microscopic theory with photoluminescence (PL) experiments, we demonstrate the electrical tunability of the trion energy landscape in naturally stacked WSe2 bilayers. We show that an out-of-plane electric ...

Doped van der Waals heterostructures host layer-hybridized trions, i.e. charged excitons with layer-delocalized constituents holding promise for highly controllable optoelectronics. Combining a microscopic theory with photoluminescence (PL) experiments, we demonstrate the electrical tunability of the trion energy landscape in naturally stacked WSe2 bilayers. We show that an out-of-plane electric field modifies the energetic ordering of the lowest lying trion states, which consist of layer-hybridized -point electrons and layer-localized K-point holes. At small fields, intralayer-like trions yield distinct PL signatures in opposite doping regimes characterized by weak Stark shifts in both cases. Above a doping-asymmetric critical field, interlayer-like species are energetically favored and produce PL peaks with a pronounced Stark red-shift and a counter-intuitively large intensity arising from efficient phonon-assisted recombination. Our work presents an important step forward in the microscopic understanding of layer-hybridized trions in van der Waals heterostructures and paves the way towards optoelectronic applications based on electrically controllable atomically-thin semiconductors.



Beteiligte Einrichtungen


Details

DokumentenartArtikel
Titel eines Journals oder einer ZeitschriftNature Communications
Verlag:Springer Nature
Band:15
Nummer des Zeitschriftenheftes oder des Kapitels:6713
Datum7 August 2024
InstitutionenPhysik > Institut für Experimentelle und Angewandte Physik > Lehrstuhl Professor Lupton > Arbeitsgruppe John Lupton
Projekte
Gefördert von: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (314695032)
Gefördert von: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (443378379)
ThemenverbundNicht ausgewählt
Forschergruppe und ForschungszentrenNicht ausgewählt
Identifikationsnummer
WertTyp
10.1038/s41467-024-50834-8DOI
Dewey-Dezimal-Klassifikation500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
StatusVeröffentlicht
BegutachtetJa, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstandenZum Teil
URN der UB Regensburgurn:nbn:de:bvb:355-epub-750804
Dokumenten-ID75080

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