Emission de lumière fine dans une monocouche de MoS2 protégée par encapsulation

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Les dichalcogénures de métaux de transition (TMD), amincis à des épaisseurs d'une monocouche, présentent des propriétés optoélectroniques originales, notamment liées à une bande interdite directe dans leur structure de bande électronique. Cependant, le matériau le plus étudié de cette famille, le disulfure de molybdène (MoS2), offre une qualité optique modeste : ceci se traduit notamment par des signaux de photoluminescence mal définis, caractérisés par des pics d'émission étalés en énergie. L’origine de cet étalement est habituellement attribué à une émission inhomogène de lumière, liée à la présence d'imperfections et d'espèce dans l'environnement immédiat du matériau – un effet particulièrement prégnant dans les cas de matériaux 2D, où une grande partie des atomes se trouvent à la surface. La nature exacte de ces sources d'inhomogénéité restait jusqu’alors mal connue. En protégeant une monocouche de MoS2, il est possible de protéger le matériau de ces sources extrinsèques d'inhomogénéité, et d'approcher des conditions de photoluminescence intrinsèques, pour lesquelles les raies d'émission ont une forme caractéristique et sont très fines, de largeur limitée à quelques meV.