Спектральна та температурна динаміка поглинання фотонів в одноатомних дихалькогенідах перехідних металів
Анотація
У цьому дослідженні розглядається динаміка міжзонного поглинання поляризованого випромінювання в одноатомних шарах дихалькогенідів перехідних металів (ТМД), що є критично важливим для розвитку нано- та оптоелектроніки. Використовуючи теоретичне моделювання та обчислювальний аналіз, були досліджені спектральні та температурні залежності коефіцієнтів одно- та двофотонного поглинання для лінійно та циркулярно поляризованого світла. Результати показують виражене збільшення коефіцієнтів поглинання з частотою, досягаючи піку перед зниженням, поведінка, що модулюється шириною забороненої зони матеріалу та температурою. Аналіз також підкреслює істотний вплив поляризації світла на характеристики поглинання із залежними від температури зрушеннями максимальної частоти поглинання. Ці знахідки сприяють глибшому розумінню оптичних властивостей матеріалів 2D TMD і відкривають шлях для їх застосування в розробці ефективних фотодетекторів, світлодіодів та інших оптоелектронних пристроїв наступного покоління.
Завантаження
Посилання
J. Wilson, and A. Yoffe, “The Transition Metal Dichalcogenides Discussion, and interpretation of the observed optical, electrical and structural properties” Adv. Phys. 18(73), 193–335 (1969). https://doi.org/10.1080/00018736900101307
V.L. Kalikhman, and Ya.S. Umanskii, “Features of Layered Crystals,” Phys.–Usp. 15(6), 728–742 (1973). (in Russian)
R.A. Bromley, R.B. Murray, and A.D. Yoffe, “Electronic Properties of MoS₂,” J. Phys. C: Solid State Phys. 5(7), 759–785 (1973).
K.S. Novoselov, et al., “Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films,” Science, 306(5696), 666–669 (2003). https://doi.org/10.1126/science.1102896
K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, et al., “Two-dimensional Atomic Crystals,” PNAS, 102(30), 10451 10454 (2005). https://doi.org/10.1073/pnas.0502848102
L.A. Chernozatonskii, and A.A. Artyukh, “Graphene Nanoribbons and Their Prospects,” Phys.–Usp. 61(1), 2–23 (2018).
Q.H. Wang, et al., “Electronics and Optoelectronics of Two-dimensional Transition Metal Dichalcogenides,” Nat. Nanotechnol. 7(11), 699–712 (2012). https://doi.org/10.1038/nnano.2012.193
K.F. Mak, et al., “Atomically Thin MoS₂: A New Direct-gap Semiconductor,” Phys. Rev. Lett. 105(13), 136805 (2010). https://doi.org/10.1103/physrevlett.105.136805
A. Wee, X. Yin, and C.S. Tang, Two-Dimensional Transition-Metal Dichalcogenides: Phase Engineering and Applications in Electronics and Optoelectronics, (Addison-Wesley Publishing, 2023).
Q.H. Wang, et al., “Applications of Transition Metal Dichalcogenides,” Nat. Nanotechnol. 7(11), 699–712 (2012). https://doi.org/10.1038/nnano.2012.193
A. Krasnok, S. Lepeshov, and A. Alú, “Nanophotonics with 2D transition metal dichalcogenides [Invited],” Opt. Express, 26, 15972-15994 (2018).
K.F. Mak, and J. Shan, "Photonics and optoelectronics of 2D semiconductor transition metal dichalcogenides," Nat. Photonics 10, 216-225 (2016). https://doi.org/10.1038/nphoton.2015.282
G. Wang, et al., “Colloquium: Excitons in Atomically Thin Transition Metal Dichalcogenides,” Rev. Mod. Phys. 90(2), 021001 (2018). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.90.021001
M.M. Glazov, et al., “Spin and valley dynamics of excitons in transition metal dichalcogenide monolayers,” Phys. Status Solidi B, 252(11), 2349–2360 (2015). https://doi.org/10.1002/pssb.201552211
G. Wang, et al., “Excitons in atomically thin transition metal dichalcogenides,” arXiv:1707.05863 (2017). https://arxiv.org/abs/1707.05863
S.Shree, et al., "Guide to optical spectroscopy of layered semiconductors," Nat. Rev. Phys. 3, 39–54 (2021). https://doi.org/10.1038/s42254-020-00259-1
M.M. Glazov, and E.L. Ivchenko, “Valley Orientation of Electrons and Excitons in Atomically Thin Transition Metal Dichalcogenide Monolayers (Brief Review).” JETP Lett. 113, 7–17 (2021). https://doi.org/10.1134/S0021364021010033
L.M. Malard, T.V. Alencar, et al., “Observation of intense second harmonic generation from MoS2 atomic crystals,” Phys. Rev. B, 87, 201401(R) (13.05.2013). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.201401
M.V. Durnev, and M.M. Glazov, “Excitons and trions in two-dimensional semiconductors based on transition metal dichalcogenides,” Phys. Usp. 61, 825–845 (2018).
V.R. Rasulov, et al., “Linear-Circular Dichroism of Four-Photon Absorption of Light in Semiconductors with a Complex Valence Band,” Russian Physics Journal, 58(12), 1681-1686 (2016). https://doi.org/10.1007/s11182-016-0702-2
V.R. Rasulov, R.Y. Rasulov, R.R. Sultonov, and B.B. Akhmedov, “Two- and Three-Photon Linear-Circular Dichroism in Cubic-Symmetry Semiconductors,” Semiconductors 54(11), 1381–1387 (2020). https://doi.org/10.1134/S1063782620110226
R.Ya. Rasulov, et al., “On the theory of the shift linear photovoltaic effect in semiconductors of tetrahedral symmetry under two
photon absorption,” Russian Physics Journal, 59(1), 92-98 (2016). https://doi.org/10.1007/s11182-016-0742-7
R.Y. Rasulov, V.R. Rasulov, K.K. Urinova, M.A. Mamatova, and B.B. Akhmedov, “Single and Multiphoton Optical Transitions in Atomically Thin Layers of Transition Metal Dichalcogenides,” East European Journal of Physics, (1), 393-397 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-1-40
R. Rasulov, et al., “To the Theory of Multi-Photon Interband Linear-Circular Dichroism in Monoatomic Layers of Dichalcogenide Metals,” AIP Conference Proceedings, 3268, 030001 (2025). https://doi.org/10.1063/5.0257255
Авторське право (c) 2025 Рустам Ю. Расулов, Воксоб Р. Расулов, Мардонбек Х. Насіров, Мавзурбек Х. Кучкаров, Камола К. Урінова
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
