近日，国际顶级期刊《Advanced Materials》（先进材料，IF:32.09）在线发表我校物理学院团队的研究成果“发现II类层间三激子”。

文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202206212

第一作者：南航副研究员张玲珑，西南科技大学周飞，宁波大学张晓伟

通讯作者：南航副研究员张玲珑，刘友文教授和深圳大学张晗教授为通讯作者。

图1 | 单层硒化钨(WSe₂)/双层并五苯(pentacene)异质结的表征。

在二维半导体材料中，TMD单原子层与其他二维材料结合能产生丰富的激子物理现象，如暗激子、层间激子、多激子复合体等。与中性激子相比，层间三激子由于带有电荷可以通过电场调制，从而在激子器件和通信技术中具有重要的意义。就层间三激子(Interlayer trions)而言，范德华异质结构中的I型层间三激子有充分的理论和实验研究。而II型层间三激子由于自由电荷不足、带排列不合适、库仑相互作用弱和界面质量差等原因中仍然难以捉摸。

图2 | 具有平面内各向异性的II型层间三激子。

南京航空航天大学刘友文教授团队张玲珑副研究员首次观察到II型层间三激子。张玲珑副研究员通过探索能带对齐，分析峰位和功率相关的光致发光谱，在原子薄有机/无机体系的单层硒化钨/双层并五苯异质结中发现了没有面外偶极子的II型层间三激子（X）（图1）。

三激子由于带有电荷可以通过电场调制。在零电压下，II型层间三激子比层内三激子（Intralayer trions）更突出，因为固有的WSe₂允许大量层内激子与并五苯的额外电荷结合。随着掺杂水平的增加，II型层间和层内三激子的发光强度都相应增加。相比之下，前者表现出较慢的增长趋势。这是因为注入的载流子优先与层内激子结合，通过更有效的电荷掺杂形成层内三激子。此外，该层间三激子还显示明显的平面各向异性，这主要受并五苯衬底的跃迁偶极矩影响（图2）。

该工作得到了南京航空航天大学分析测试中心的支持。同时受到了江苏省青年科学基金BK20210275、国家自然科学基金 62204117，中国博士后科学基金(No. 2020M682865;(2021M693768)，青年科技创新基金资助项目;NS2022099、2021本科教学建设项目:2021JG0849A、江苏省研究生研究与实践创新计划项目KYCX22_0325、重庆市博士后科学基金项目(CSTC2021JCYJ-BSHX0239)。重庆市教委科学技术研究计划项目;重庆大学光电技术与系统教育部重点实验室访问学者基金(KJQN202100633);国家自然科学基金项目(61974078);浙江省自然科学基金(LY21F040002)项目的资助。