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Controlling exciton-exciton annihilation in WSe_(2) bilayers via interlayer twist

Nano Research 2022年第5期15卷 4661-4667页

作者： Yuzhong Chen Bichuan Cao Cheng Sun Zedong Wang Hongzhi Zhou Linjun Wang Haiming Zhu Key Laboratory of Excited-State Materials of Zhejiang Province Department of ChemistryZhejiang UniversityHangzhou 310027China

The twist angle between two van der Waals coupled monolayers has emerged as a new and powerful degree of freedom for engineering physical properties of semiconductor homo-and *** the interlayer twist has shown prominent effect on electronic and optical properties of transition metal dichalcogenide(TMD)bilayers,it remains unclear how it could be used to manipulate the exciton dynamics,especially exciton-exciton annihilation(EEA)process which is the dominant energy loss channel in TMDs under moderate to high exciton density due to strong Coulomb ***,we show that the twist angle in TMD bilayers can act as an effective knob to control the EEA ***,EEA rate constant increases from 1° twisted WSe_(2) bilayers(0.026 cm^(2)/s)by more than twice to 32° twisted bilayers(0.053 cm2/s)and then drops again in 60° twisted bilayers(0.019 cm^(2)/s).This twist-angle dependence can be attributed to the energy difference between indirect and direct excitons arising from the interlayer *** work opens up the possibility of artificially managing the exciton dynamics in TMD materials for optoelectronic applications via interlayer twist angle.

关键词： two-dimensional bilayer twist angle transient absorption exciton-exciton annihilation interlayer coupling

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