二維(2D)石墨烯/過渡金屬二硫族化物(TMDs)異質結構的電荷轉移(CT)過程使得TMDs的光電轉換能力進入更寬的光譜范圍，用于光采集器和光電探測器應用。然而，對石墨烯/ TMDs異質結構中熱載流子輸運的直接原位研究很少報道。在此，使用光泵浦和太赫茲(THz)探針(OPTP)光譜，在PtSe
2/石墨烯(P/G)異質結構中從石墨烯到五層PtSe
2的CT過程被證明與泵浦能流相關，這是由石墨烯中的熱聲子瓶頸(HPB)效應實現的。此外，P/G異質結構的頻散電導率和THz發射光譜證實了層間CT的存在及其依賴于泵浦流量的行為。我們的結果為P/G范德華界面的CT機制提供了深入的物理見解，這對進一步探索基于P/G異質結構的光電器件至關重要。
圖1. (a) PtSe
2，(b)石墨烯和(c)1300nm 波長的 P/G 異質結構(實心曲線用單指數函數擬合)的光泵浦-THz 探針延遲的函數與泵浦內光電效應相關的 THz 波長(Δσ)。(插圖)石墨烯電導率峰值的泵浦通量的依賴性。(d) PtSe
2和(e)石墨烯中載流子躍遷的示意圖(CB，導帶; VB，價帶; 和 EF，費米表面)。
圖2. (a)光激發 THz 電導率的峰值和(c) PtSe
2，石墨烯和 P/G 異質結構的載流子弛豫時間，分別作為從圖1提取的波長為1300nm 的泵浦通量的函數。(b)光激發 THz 電導率的峰值和(d) PtSe
2，石墨烯和 P/G 異質結構的載流子弛豫時間。
圖3. (a)分別在1300 nm(紅色)和650 nm(藍色)激發下石墨烯和P/G異質結構的CT進程的泵浦流量依賴性。(b)熱電子從石墨烯穿過界面勢壘并注入PtSe
2層的示意圖(實心和空心圓圈分別是電子和空穴)。
圖4. 分別在(a) 0 ps(空心)和(b) 2 ps(實心)的延遲時間下，P/G異質結構在1300 nm激發下的光致電導率的DS模型擬合(圓圈和正方形分別表示THz電導率的實部和虛部；實線表示復電導率的DS模型擬合曲線；箭頭表示散射率γs。
5. P/G異質結構的載流子密度相關的(a)背散射參數c和(b)電子動量散射時間τ，分別在1300 nm激發的0和2 ps的延遲時間。
圖6. (a)PtSe
2和(b) P/G異質結構在650 nm波長不同泵浦能量密度下輻射的太赫茲脈沖電場強度。
相關科研成果由中國科學院上海光學精密機械研究所Zeyu Zhang、Juan Du和Yuxin Leng等人于2022年發表在The Journal of Physical Chemistry Letters（https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.2c02378）上。原文：Hot Carrier Transfer in PtSe2/Graphene Enabled by the Hot Phonon Bottleneck。
轉自《石墨烯研究》公眾號
