Formação de excitons em diteluretos de metais de transição em monocamada

Diteluretos de metais de transição bidimensionais fornecem uma plataforma única para estudar excitons em estruturas confinadas. Recentemente, vários aspectos importantes dos excitons nesses materiais foram investigados em detalhe. No entanto, o processo de formação de excitons a partir de portadores livres ainda precisa ser compreendido. Aqui, relatamos medições temporais sobre o processo de formação de excitons em amostras monocamada de MoS2, MoSe2, WS2 e WSe2. Os pares de elétron-lacuna livres, injetados por um pulso de laser ultracurto, induzem imediatamente um sinal de absorção transiente de um pulso de sondagem sintonizado na ressonância de excitons. O sinal rapidamente diminui em cerca de um fator de dois dentro de 1 ps e é seguido por um processo de decaimento mais lento. Em contraste, quando os excitons são injetados ressonantemente, o componente de decaimento rápido está ausente. Com base tanto na energia de excitação em excesso quanto na dependência da intensidade, este processo de decaimento rápido é atribuído à formação de excitons a partir dos pares de elétron-lacuna. Esta interpretação também é consistente com um modelo que mostra como pares de elétron-lacuna livres podem ser cerca de duas vezes mais eficazes do que excitons em alterar a força de absorção de excitons. A partir de nossas medições e análise de nossos resultados, determinamos que os tempos de formação de excitons nessas monocamadas são menores que 1 ps.