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2025 article

Phase Transition Engineering for Exciton Dynamics in Atomically Thin Semiconductors

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Résumé fourni par la source

Two-dimensional excitonic devices are of great potential to overcome the dilemma of response time and integration in current electronic and/or photonic systems, where dynamically controlling the spatiotemporal dynamics of exciton flux is a cornerstone. Although tip-induced strain engineering and surface acoustic waves (SAWs) have been proposed, the complex accessorial configurations severely limit the applications in integrated devices. Here, we systematically investigate phase transition engineering of vanadium dioxide (VO 2 ) for exciton dynamics in an atomically thin semiconductor. Temperature-dependent photoluminescence (PL) spectra demonstrate that PL reaches a maximum at the phase transition temperature T c (340 K), due to the increase in free carrier density during the insulator-to-metal transition. The thermal hysteresis loop is first observed from PL spectra due to the latent heat in the phase transition. The increased free carrier density during the VO 2 phase transition can dynamically modulate the exciton diffusion coefficient, where the enhanced charged excitons (trions) near the insulator–metal transition temperature promote the exciton diffusion coefficient. The hexagonal boron nitride (hBN) intercalation mitigates the VO 2 -induced negative effects through dielectric screening and interfacial defect reduction while preserving the dynamic phase transition modulation capability in the PL spectra and yielding a more than doubled enhancement of the exciton diffusion coefficient. These findings highlight the importance of phase transition engineering for two-dimensional (2D) exciton-based devices and lay a foundation for the development of functional excitonic devices.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Phase Transition Engineering for Exciton Dynamics in Atomically Thin Semiconductors
Date Crossref
30/09/2025
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

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Sujets associés

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