Propriedades óticas e magneto-óticas de monocamadas de MoWSe2
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17467 |
Resumo: | Two-dimensional (2D) semiconductors, such as transition-metal dichalcogenide (TMD) monolayers, have attracted intense interest in the last years because of their direct band gaps, valley properties and excitonic effects. Particularly, TMD alloys with different compositions are interesting systems because of their band properties and possible applications in optoelectronics. Although spin-orbit engineering is already well known in monolayer TMD alloys, the valley Zeeman physics is still unexplored. In this work, we report on a detailed study of low temperature photoluminescence (PL) and magneto-photoluminescence under perpendicular magnetic field (up to 9 T) on a monolayer (ML) Mo0.5W0.5Se2 encapsulated with hBN. The nature of the emission peaks, the magnetic field dependence of polarization degree and g-factors are discussed in detail and compared with previous results in the literature. We have observed two bands in the PL spectrum. The higher energy band at around 1.69 eV was associated to possible contributions of bright and dark trions and phonon replicas of dark trions and the lower energy peak at around 1.61 eV was clearly associated to localized states. Particularly, the extracted g-factor of the trion emission peak showed a large value g≈ - 9.1 which are much higher than theoretical predictions for bright trions but is consistent with the values reported for dark states in the literature. Finally, our results suggest that TMD alloys are promising materials to explore fundamental physics and for possible application in optoelectronic devices. |
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Although spin-orbit engineering is already well known in monolayer TMD alloys, the valley Zeeman physics is still unexplored. In this work, we report on a detailed study of low temperature photoluminescence (PL) and magneto-photoluminescence under perpendicular magnetic field (up to 9 T) on a monolayer (ML) Mo0.5W0.5Se2 encapsulated with hBN. The nature of the emission peaks, the magnetic field dependence of polarization degree and g-factors are discussed in detail and compared with previous results in the literature. We have observed two bands in the PL spectrum. The higher energy band at around 1.69 eV was associated to possible contributions of bright and dark trions and phonon replicas of dark trions and the lower energy peak at around 1.61 eV was clearly associated to localized states. Particularly, the extracted g-factor of the trion emission peak showed a large value g≈ - 9.1 which are much higher than theoretical predictions for bright trions but is consistent with the values reported for dark states in the literature. Finally, our results suggest that TMD alloys are promising materials to explore fundamental physics and for possible application in optoelectronic devices.Semicondutores bidimensionais (2D), como monocamadas de dicalcogenetos de metais de transição (TMD), têm atraído grande interesse nos últimos anos por causa de seus band gaps diretos, propriedades de vale e efeitos excitônicos. Particularmente, as ligas TMD com diferentes composições são sistemas interessantes devido as suas propriedades óticas e possíveis aplicações em optoeletrônica. Embora a engenharia spin-órbita de ligas TMD monocamadas já tenham sido exploradas, a física Zeeman do vale desses sistemas foi pouco estudada. Neste trabalho, apresentamos um estudo detalhado das propriedades de fotoluminescência (PL) e magneto fotoluminescência em baixa temperatura na presença de campo magnético perpendicular (até 9T) em monocamadas (ML) Mo0,5W0,5Se2 encapsuladas com hBN. A natureza dos picos de emissão, a dependência do campo magnético do grau de polarização e os fatores g são discutidos em detalhes e comparados com resultados anteriores na literatura. Observamos duas bandas largas no espectro de emissão. O pico de maior energia (em torno de 1,69 eV) foi associado à possível contribuições não resolvidas de trions bright, darks e réplicas de fônons de trions darks, enquanto que o pico de menor energia em torno de 1,61 eV foi claramente associado a emissão devido a estados localizados. Particularmente, o fator g extraído do pico de emissão do trions mostrou um valor g ≈-9,1 que é muito superior as previsões teóricas para trions brights mas próximo aos valores de trions darks reportados na literatura. Este resultado poderia ser explicado tanto por efeitos de dopagem ou pela contribuição de estados trions darks. De forma geral, nossos resultados sugerem que as ligas TMD são sistemas promissores para explorar a física fundamental e para possível aplicação em dispositivos optoeletrônicos.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarAttribution-NonCommercial 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessMateriais 2DFotoluminescênciaDicalcogenetos de metal de transiçãoCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::PROP.OTICAS E ESPECTROSC.DA MAT.CONDENS;OUTRAS INTER.DA MAT.COM RAD.E PART.Propriedades óticas e magneto-óticas de monocamadas de MoWSe2Optical and magneto-optical properties of monolayer MoWSe2info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis60060095c329bf-cc95-483d-b980-ef5b5a94a0a1reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação de mestrado - César Ricardo Rabahi.pdfDissertação de mestrado - César Ricardo Rabahi.pdfapplication/pdf3177344https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17467/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20de%20mestrado%20-%20C%c3%a9sar%20Ricardo%20Rabahi.pdf4b2f49e2dce16448b8de2defd879bda6MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8919https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17467/2/license_rdf7554719e5627c8f97902419c869e4761MD52TEXTDissertação de mestrado - César Ricardo Rabahi.pdf.txtDissertação de mestrado - César Ricardo Rabahi.pdf.txtExtracted texttext/plain85889https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17467/3/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20de%20mestrado%20-%20C%c3%a9sar%20Ricardo%20Rabahi.pdf.txt1f1142f3052116fab328d68dd8442071MD53THUMBNAILDissertação de mestrado - César Ricardo Rabahi.pdf.jpgDissertação de mestrado - César Ricardo Rabahi.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6969https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17467/4/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20de%20mestrado%20-%20C%c3%a9sar%20Ricardo%20Rabahi.pdf.jpg44c4903fc55ca25fdb4733ef3126244cMD54ufscar/174672023-09-18 18:32:25.693oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/17467Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:25Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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