德国马普高分子研究所Hai I. Wang课题组--石墨烯/WS2异质结构中基于泵浦波长的超快电荷转移的长寿命电荷分离

由石墨烯和过渡金属二卤代烷组成的范德华异质结构在光电子学方面表现出很大的应用前景。然而，对器件运行的关键过程，即界面电荷转移(CT)和重组的深入理解，至今仍是难以捉摸的。在这里，我们通过互补探测石墨烯中的超快太赫兹光导率和光激发后WS₂中的瞬态吸收动力学，来研究石墨烯-WS₂异质结构中的这些过程。我们观察到，在CT后的异质结构中分离的电荷寿命非常长:超过1 ns，而之前的研究报道的电荷分离仅为~1 ps。这就导致了石墨烯的高效光化。此外，对于石墨烯-WS₂界面的CT过程，我们发现它是通过亚激子激发的光热电子发射和在亚激子激发时从WS₂直接空穴转移到石墨烯的价带进行的。这些发现为进一步优化光电器件的性能，特别是光探测提供了见解。

Fig. 1. g-WS₂界面非平衡热载流子动力学研究。

Fig. 2. 石墨烯-WS₂ vdW异质结构中的超快速界面CT和长寿命电荷分离。

Fig. 3. 石墨烯-WS₂接口的CT效率和机理。

相关研究成果于2021年由德国马普高分子研究所Hai I. Wang课题组，发表在Science Advances（DOI: 10.1126/sciadv.abd9061）上。原文：Long-lived charge separation following pump-wavelength–dependent ultrafast charge transfer in graphene/WS₂ heterostructures。