北理工物理学院发表范德华层间激子调控及光电应用的综述文章

2024年06月29日

日前，北京理工大学物理学院姚裕贵团队成员陶立教授等人在光子学权威期刊《ACS Photonics》发表关于二维半导体材料中范德华层间激子调控及光电应用的综述论文。该文章系统介绍了利用电场、压力、温度、转角、谷偏振等方式调控范德华层间激子的原理及相关进展，总结了这些机制在宽波段光电探测、发光器件、谷电子器件、激子太阳能电池等领域的应用（图1），并提供了基于范德华层间激子光电子器件的潜在发展方向和对该领域未来发展的展望。

二维半导体材料因其原子级厚度、表面无悬挂键、独特的能带结构和良好的光学性质，实现了丰富的范德华异质结组合和能带排列，在光电器件中的应用前景广阔。其中II型能带对齐促进了光生载流子在材料间的转移，形成了空间分离的电子空穴对，即层间激子。二维半导体中范德华层间激子易受外部因素调控，能突破组成异质结的二维半导体的能带限制，实现更宽波段的光响应，其较大的激子结合能促进了室温红外光电子器件的实现。本综述介绍了层间激子的多种调控方式及其物理原理，并总结了基于层间激子的光电器件应用，给出了该领域的展望观点。

上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等相关项目的支持。北京理工大学物理学院博士生赵少光、程悦为该文章的共同第一作者，陶立教授为通讯作者。

图1.范德华层间激子的调制和光电应用。