Revealing the impact of strain in the optical properties of bubbles in monolayer MoSe2

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Covre, F. S. ; Faria, P. E., Jr. ; Gordo, V. O. ; de Brito, C. Serati ; Zhumagulov, Y., V ; Teodoro, M. D. ; Couto, O. D. D., Jr. ; Misoguti, L. ; Pratavieira, S. ; Andrade, M. B. ; Christianen, P. C. M. ; Fabian, J. ; Withers, F. ; Gobato, Y. Galvao

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: NANOSCALE; v. 14, n. 15, p. 11-pg., 2022-03-22.

Resumo

Strain plays an important role for the optical properties of monolayer transition metal dichalcogenides (TMDCs). Here, we investigate strain effects in a monolayer MoSe2 sample with a large bubble region using mu-Raman, second harmonic generation (SHG), mu-photoluminescence and magneto mu-photoluminescence at low temperature. Remarkably, our results reveal the presence of a non-uniform strain field and the observation of emission peaks at lower energies which are the signatures of exciton and trion quasiparticles red-shifted by strain effects in the bubble region, in agreement with our theoretical predictions. Furthermore, we have observed that the emission in the strained region decreases the trion binding energy and enhances the valley g-factors as compared to non-strained regions. Considering uniform biaxial strain effects within the unit cell of the TMDC monolayer (ML), our first principles calculations predict the observed enhancement of the exciton valley Zeeman effect. In addition, our results suggest that the exciton-trion fine structure plays an important role for the optical properties of strained TMDC ML. In summary, our study provides fundamental insights on the behaviour of excitons and trions in strained monolayer MoSe2 which are particularly relevant to properly characterize and understand the fine structure of excitonic complexes in strained TMDC systems/devices. (AU)

• Processo FAPESP: 14/19142-2 - Caracterização e processamento de nanoestruturas semicondutoras e aplicações como dispositivos
• Beneficiário: Gilmar Eugenio Marques
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 18/01808-5 - Propriedades ópticas e de transporte em altos campos magnéticos de heteroestruturas e dispositivos semicondutores baseados em materiais bidimensionais (2d)
• Beneficiário: Yara Galvão Gobato
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Processo FAPESP: 19/23488-5 - Dispositivos optoeletrônicos baseados em semicondutores bidimensionais
• Beneficiário: Yara Galvão Gobato
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 13/18719-1 - Dinâmica de portadores eletrônicos em nanoestruturas semicondutoras
• Beneficiário: Marcio Daldin Teodoro
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 09/54035-4 - EMU: facility para estudos avançados de materiais nanoestruturados e biossistemas / FAMA
• Beneficiário: Igor Polikarpov
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 12/11382-9 - Modulação ótica de sistemas nanoestruturados usando ondas acústicas de superfícies
• Beneficiário: Odilon Divino Damasceno Couto Júnior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores