Двумерный дисульфид рения показал неожиданные оптические метаморфозы

Исследователи из МФТИ исследовали оптические свойства двумерного дисульфида рения (ReS2) в зависимости от расположения и количества слоев в материале.
ReS2 существует в двух фазах: AA и AB, которые имеют различные оптические и электронные свойства.
В научной литературе данные о фазах ReS2 противоречивы.
Исследование направлено на экспериментальное изучение и теоретическое обоснование оптических свойств этих фаз для применения ReS2 в оптоэлектронике и нелинейной оптике.
Эксперименты проводились с чистыми фазами ReS2 различных атомарных толщин с использованием методов комбинационного рассеяния, фотолюминесценции и генерации второй гармоники.
Результаты исследования помогут производить качественную «сборку» гетероструктур на основе AA и AB ReS2 для разработки оптических и электронных устройств на основе двумерных материалов.
Спектры комбинационного рассеяния и люминесценции различаются у AA и AB фаз, каждая фаза имеет собственные частоты колебаний и динамические свойства.
Измерения оптических свойств ReS2 при криогенных температурах позволили разделить перекрывающиеся близлежащие пики в спектрах фотолюминесценции для понимания устройства экситонов в материале.
Генерация второй гармоники использовалась для экспериментального определения упаковки слоев ReS2 и различения AA-фазы от AB-фазы и четного/нечетного количества слоев в AB-фазе.
Оптические свойства образцов с толщиной более 50 нм отличаются от характеристик структур с небольшим количеством слоев, что опровергает представление о ReS2 как о суперпозиции отдельных монослоев.
Экспериментальные свойства были валидированы расчетами в рамках теории функционала плотности.