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Manipulation optique de l’état de charge de l’exciton dans les monocouches disulfure de tungstène

Les métaux de transition du groupe VI [ dichalcogénures ] comme le disulfure de molybdène MoS2) , disulfure de tungstène (WS2) ou diséleniure de tungstène (WSe2) ont récemment attiré beaucoup d’ attention comme candidats pour explorer des structures de couches atomiques uniques. La particularité de ces matériaux est que leur bande interdite indirecte, passe à un gap direct pour une structure monocouche . Les émission de gap direct sont caractérisées par un doublet exciton (A et B) qui est divisés par couplage spin-orbite.

Les méthodes magnéto-optiques sont très puissantes pour étudier les propriétés électroniques des matériaux dont l’émission se produit dans la partie visible du spectre. Le champ magnétique permet de jouer avec le degré de liberté de spin .

On montre que, dans une monocouche de disulfure de tungstène ( WS2 ) obtenue par l’ exfoliation de cristaux massifs de type n , on observe à la fois la recombinaison de l’ exciton chargé ou neutre dans les spectres de photoluminescence (PL). De plus, en changeant simplement l’intensité de l’excitation laser, nous pouvons ajuster le rapport entre l’émission des excitons et des Trion, ce qui démontre notre capacité à ajuster la densité de porteurs 2D avec la lumière. Par ailleurs, en utilisant une excitation inférieure au gap, l’intensité d’émission des Trions peut être réglée indépendamment .

Fig.1 spectres de micro-PL typique mesurés en fonction de la puissance d’excitation à 532nm et à 4K. ( a) , ( b) résultats obtenus pour les deux flocons différents . Les spectres sont décalées verticalement pour plus de clarté.