1. Tip-Induced and Electrical Control of the Photoluminescence Yield of Monolayer WS2
- Author
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Ricardo Javier Peña Román, Rémi Bretel, Delphine Pommier, Luis Enrique Parra López, Etienne Lorchat, Elizabeth Boer-Duchemin, Gérald Dujardin, Andrei G. Borisov, Luiz Fernando Zagonel, Guillaume Schull, Stéphane Berciaud, Eric Le Moal, Instituto de Fisica 'Gleb Wataghin' (INSTITUTO DE FISICA 'GLEB WATAGHIN'), Universidade Estadual de Campinas = University of Campinas (UNICAMP), Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay (ISMO), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physics & Informatics Laboratories, NTT Research, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) projects 18/08543-7, 20/12480-0, 14/23399-9., ANR-15-CE24-0016,H2DH,Hétérostructures bi-dimendionnelles hybrides pour l'optoélectronique(2015), ANR-15-CE24-0020,INTELPLAN,Une nanosource de plasmons électrique et intégrée(2015), ANR-16-CE24-0003,M-Exc-ICO,Excitonique moléculaire pour l'optoélectronique cohérente intégrée(2016), ANR-20-CE24-0010,ATOEMS,Dispositifs opto-electro-mécaniques d'épaisseur atomique(2020), ANR-11-LABX-0058,NIE,Nanostructures en Interaction avec leur Environnement(2011), ANR-10-LABX-0035,Nano-Saclay,Paris-Saclay multidisciplinary Nano-Lab(2010), ANR-10-IDEX-0002,UNISTRA,Par-delà les frontières, l'Université de Strasbourg(2010), ANR-20-SFRI-0012,STRAT'US,Façonner les talents en formation et en recherche à l'Université de Strasbourg(2020), ANR-17-EURE-0024,QMAT,Quantum Science and Nanomaterials(2017), and European Project: 771850,APOGEE
- Subjects
exciton ,[PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics] ,Mechanical Engineering ,[SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic ,[PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci] ,scanning tunneling microscopy ,General Materials Science ,Bioengineering ,nano-optics ,General Chemistry ,2D materials ,Condensed Matter Physics - Abstract
International audience; The photoluminescence (PL) of monolayer tungsten disulfide (WS2) is locally and electrically controlled using the nonplasmonic tip and tunneling current of a scanning tunneling microscope (STM). The spatial and spectral distribution of the emitted light is determined using an optical microscope. When the STM tip is engaged, short-range PL quenching due to near-field electromagnetic effects is present, independent of the sign and value of the bias voltage applied to the tip–sample tunneling junction. In addition, a bias-voltage-dependent long-range PL quenching is measured when the sample is positively biased. We explain these observations by considering the native n-doping of monolayer WS2 and the charge carrier density gradients induced by electron tunneling in micrometer-scale areas around the tip position. The combination of wide-field PL microscopy and charge carrier injection using an STM opens up new ways to explore the interplay between excitons and charge carriers in two-dimensional semiconductors.
- Published
- 2022