由石墨烯和過(guò)渡金屬二鹵代烷組成的范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)在光電子學(xué)方面表現(xiàn)出很大的應(yīng)用前景。然而，對(duì)器件運(yùn)行的關(guān)鍵過(guò)程，即界面電荷轉(zhuǎn)移(CT)和重組的深入理解，至今仍是難以捉摸的。在這里，我們通過(guò)互補(bǔ)探測(cè)石墨烯中的超快太赫茲光導(dǎo)率和光激發(fā)后WS
2中的瞬態(tài)吸收動(dòng)力學(xué)，來(lái)研究石墨烯-WS
2異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的這些過(guò)程。我們觀察到，在CT后的異質(zhì)結(jié)構(gòu)中分離的電荷壽命非常長(zhǎng):超過(guò)1 ns，而之前的研究報(bào)道的電荷分離僅為~1 ps。這就導(dǎo)致了石墨烯的高效光化。此外，對(duì)于石墨烯-WS
2界面的CT過(guò)程，我們發(fā)現(xiàn)它是通過(guò)亞激子激發(fā)的光熱電子發(fā)射和在亞激子激發(fā)時(shí)從WS
2直接空穴轉(zhuǎn)移到石墨烯的價(jià)帶進(jìn)行的。這些發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步優(yōu)化光電器件的性能，特別是光探測(cè)提供了見(jiàn)解。
Fig. 1. g-WS
2界面非平衡熱載流子動(dòng)力學(xué)研究。
Fig. 2. 石墨烯-WS
2 vdW異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的超快速界面CT和長(zhǎng)壽命電荷分離。
Fig. 3. 石墨烯-WS
2接口的CT效率和機(jī)理。
相關(guān)研究成果于2021年由德國(guó)馬普高分子研究所Hai I. Wang課題組，發(fā)表在Science Advances（DOI: 10.1126/sciadv.abd9061）上。原文：Long-lived charge separation following pump-wavelength–dependent ultrafast charge transfer in graphene/WS
2 heterostructures。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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