英国,西班牙和葡萄牙的研究人员发现,二维(2D)硒化铟(InSe)具有优先在平面内的红外发射,可能是由于于激子-束缚的电子-空穴对-偶极矩的面外取向引起的。这个发现会扩展2D光电的功能。
其他2D半导体往往具有激子,其偶极子直接在面内(IP),且发射方向指向半导体平面之外。平面内偶极子定向对于通过垂直结构将辐射耦合输出是理想的。然而,对于平面内光子波导电路,平面外取向更为有用。
这些材料的2D性质是通过从块状材料到逐渐变薄的层到单层(ML)来实现的。对厚90nm的InSe层上的光致发光(PL)的光的偏振和方向性的研究表明,激子发射的面外偶极分布为97%。实验的基材是硅上的105nm二氧化硅层。将薄片厚度减小到8nm,二维InSe的面外分布显示为95%。与90nm的薄片相比,从1.244eV发射的5meV的发射发生了蓝移。蓝移归因于2D量子限制增加了有效带隙。
研究人员还研究了MoSe2和WSe2,因为可能存在“灰色”平面激子,其状态分裂导致允许和禁止的跃迁。具有高NA(数值孔径)物镜的ML WSe2和WS2的低温PL测量表明,灰色激子对发射的PL信号有显着贡献,这使得这些半导体的低温PL并非仅来自于半导体。平面偶极子,但来自平面内和平面外偶极子的组合。但是,仍然没有定量,明确地确定灰色激子对W基TMD室温PL的贡献。实验表明,对于WSe2,室温下的面内贡献实际上是100%。