在单层过渡金属硫化物（TMDs）异质结构中的层间激子（IXs）被认为是研究基本激子物理和下一代光电子器件潜在应用的有前景的平台。在扭曲的单层TMD异质结构中，如MoSe2/WSe2，IXs被限制在摩尔纹势阱中形成零维（0D）摩尔纹激子。在扭曲异质结构的TMD单层之间引入一个原子级薄的绝缘层可以调节摩尔纹势阱景观，从而将0D IXs调节成2D IXs。然而，IXs的光学特性尚未被阐明。在本研究中，
通过光学光谱学实验研究了MoSe2/h-BN/WSe2异质结构中由IXs引起的显著光学特性。
结合时间分辨光致发光光谱学实验结果和现象学速率方程分析，揭示了
MoSe2/h-BN/WSe2异质结构中IXs的辐射衰减速率随温度变化，这强烈表明通过势阱调制出现了2D IXs。
此外，展示了由2D IXs的延长谷松弛寿命引起的谷极化，该寿命在低温下达到100纳秒，主要由电子-空穴交换相互作用主导。这些发现提供了一种有效的策略来调整IXs的维度，并阐明单层半导体异质结构中IXs所需的光电子响应。
样品制备
1. 材料制备：
- 通过机械剥离法制备单层MoSe2、WSe2和薄层h-BN。
- 使用光致发光（PL）光谱和光学对比确认MoSe2和WSe2单层。
- 顶部和底部h-BN的厚度分别为20 nm和50 nm，中间h-BN（间隔层）约为1 nm。
2. 异质结构构建：
- 使用干转移技术，借助聚氯乙烯（PVC）印章将MoSe2/WSe2异质结构封装在顶部和底部h-BN层之间。
- 在70°C的温度下拾取TMD单层和顶部h-BN及间隔层。
- 在底部h-BN上滴落过程在加热至160°C的条件下完成。
1. 二维层间激子（2D IXs）的实现：
- 通过在MoSe2/WSe2异质结构中引入原子级薄的h-BN间隔层，研究者们成功地将原本在摩尔纹势阱中形成的零维（0D）摩尔纹激子（moire excitons）调制成了二维（2D）层间激子。这种维度转变是通过调节摩尔纹势阱景观实现的。
2. 光学特性的阐明：
- 论文中首次详细阐明了2D IXs的光学特性，包括其对激发功率和温度的依赖性，以及光致发光（PL）衰减特性。这些特性对于理解2D IXs在光电子学中的应用至关重要。
3. 谷极化特性的发现：
- 研究者们展示了2D IXs的谷极化特性，包括谷弛豫寿命的延长，这在低温下可达到100纳秒。这一发现对于谷电子学和光谷电子学的应用具有重要意义。
4. 温度依赖性的综合分析：
- 通过结合稳态和时间分辨的光致发光光谱学实验结果以及现象学速率方程分析，研究者们揭示了2D IXs的温度依赖性动态特性。这种综合分析为理解2D IXs的光学响应提供了深入的物理理解。
