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由有机半导体和无机TMD半导体构建而成的O/T异质结可以把有机分子和TMD材料的优势结合起来，具有例如显著增强的层间激子泵浦效率和可调控的电子结构等优异物性，在电子器件和光电子器件有重要的应用潜能。而异质结的能带排列是决定这类多功能器件特性的关键参数之一，本文工作首次对能带排列进行了直接探测，获得了二维极限下O/T界面的详细信息。
张晨栋课题组利用MBE在SiC外延石墨烯衬底上构建了原子级洁净的单层PTCDA/单层WSe2异质结界面，结合扫描隧道显微镜和第一性原理计算对界面电子结构进行了直接探测和深入研究。研究发现在该异质结界面处存在着显著的PTCDA分子层到WSe2层的层间电荷转移；PTCDA的非占据态和WSe2的导带之间存在很强的轨道杂化行为，因此vdW半导体异质结中广泛采用的Anderson能带排列规则并不适用于该O/T界面；此外，文中确定了异质结为第二类能带排列，价带台阶约1.69 eV，导带台阶约1.57 eV；最后，研究表明PTCDA分子和下层Se格子的局域堆叠角度的不同会影响杂化界面态，使互为90°角的两种分子的本征能量存在偏移。
文章信息:Yanping Guo, Linlu Wu, Jinghao Deng, Linwei Zhou, Wei Jiang, Shuangzan Lu, Da Huo, Jiamin Ji, Yusong Bai, Xiaoyu Lin, Shunping Zhang, Hongxing Xu, Wei Ji* & Chendong Zhang*. Band alignment and interlayer hybridization in monolayer organic/WSe2 heterojunction. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-021-3648-9.2.
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发表于 2021-9-12 18:02:12
