p Excitons intercalares em dichalcogenetos de metal de transição (TMDs) heteroestruturas de van der Waals (vdW) exibem uma física fascinante e representam uma grande promessa para o desenvolvimento de dispositivos excitônicos. Cientistas na China apresentam uma visão geral sistemática e abrangente da formação do exciton intercalar, relaxamento, transporte, e aplicações potenciais de heteroestruturas TMDs vdW, a fim de fornecer orientação valiosa para novos pesquisadores neste campo, bem como apresentar as questões mais importantes presentes no campo para futuros estudos aprofundados. p As heteroestruturas TMDs vdW geralmente possuem um alinhamento de banda do tipo II que facilita a formação de excitons intercamadas entre as monocamadas constituintes. A manipulação dos excitons intercamadas em heteroestruturas TMDs vdW é uma grande promessa para o desenvolvimento de circuitos integrados excitônicos que servem como contrapartes de circuitos integrados eletrônicos, que permite que fótons e excitons se transformem entre si e, assim, conecta a comunicação óptica e o processamento de sinal no circuito integrado. Consequentemente, numerosas pesquisas foram realizadas a fim de obter uma visão profunda das propriedades físicas dos excitons intercamadas, incluindo a revelação de sua formação ultrarrápida, longas vidas de recombinação populacional, e a intrigante dinâmica do spin-valley. Essas excelentes propriedades garantem aos excitons intercamadas boas características de transporte e podem abrir caminho para suas aplicações potenciais em dispositivos excitônicos eficientes. Atualmente, uma visão geral sistemática e abrangente dessa física fascinante, bem como das aplicações interessantes de excitons intercalares em heteroestruturas vdW de TMDs, ainda não existe e é altamente desejável para a comunidade científica.

p Em um novo artigo de revisão publicado em Ciência leve e aplicações , uma equipe de cientistas, liderado pelo Professor Anlian Pan do Laboratório Chave para Micro-Nano Física e Tecnologia da Província de Hunan, Escola de Física e Eletrônica, e Faculdade de Ciência e Engenharia de Materiais, Hunan University, China, e colegas de trabalho deram uma descrição abrangente e discussão da formação do exciton intercalar, relaxamento, transporte, e as aplicações potenciais em dispositivos optoeletrônicos excitônicos, baseado em heteroestruturas TMDs vdW. Uma perspectiva de oportunidades futuras para excitons intercamadas em heteroestruturas baseadas em TMDs também foi apresentada nesta revisão.

p Especificamente, o conteúdo desta revisão inclui quatro seções. A primeira seção discutiu o alinhamento da banda, transferência de carga ultrarrápida, e a formação de excitons intercamadas, bem como suas propriedades fundamentais em heteroestruturas vdW de TMDs. Excitons interlayer Moiré, como um ponto de acesso de pesquisa recém-surgido, também foram detalhados nesta seção.

p A segunda seção discutiu os processos de relaxamento de exciton interlayer, incluindo a dinâmica de recombinação da população, o processo de espalhamento intervalley, e a dinâmica vale-polarizada em heteroestruturas TMDs vdW. Os tempos de vida de recombinação de excitons intercamadas em vários sistemas heteroestruturais TMDs vdW foram resumidos, e o papel da superrede moiré nas vidas úteis do exciton intercalar também foi discutido nesta seção.

p A terceira seção revisou os comportamentos de transporte de excitons intercamadas em heteroestruturas TMDs vdW, incluindo a difusão de exciton intercalar sem campo elétrico externo, o transporte de exciton intercalar (polarizado por vale) com campo elétrico externo, e a manipulação do transporte de exciton intercalar sob várias paisagens potenciais, como poços ou barreiras potenciais. Além disso, as influências do potencial moiré e das reconstruções atômicas no transporte de excitons intercamadas também foram detalhadas nesta seção. Esses trabalhos relacionados oferecem uma nova maneira de controlar o comportamento de transporte de excitons em dispositivos excitônicos em potencial.

p Após uma descrição detalhada da formação do exciton intercalar, propriedades de relaxamento e transporte em heteroestruturas TMDs vdW, a seção final desta revisão deu uma breve introdução das aplicações potenciais de excitons intercamadas em vários dispositivos excitônicos, como interruptores excitônicos, lasers, e fotodetectores. A luz quântica baseada em excitons interlayer capturados por moiré também foi discutida aqui. No entanto, a pesquisa sobre dispositivos excitônicos baseados em excitons intercamadas em heteroestruturas TMDs vdW ainda está em estágios iniciais. Melhorar o desempenho dos dispositivos excitônicos já desenvolvidos para aplicações práticas e explorar dispositivos excitônicos mais funcionais como guias de onda e moduladores são esperados em trabalhos futuros. Além disso, a integração de dispositivos excitônicos individuais, como fontes de luz, comuta, moduladores, e detectores em um único chip é muito provável e altamente desejável no futuro realizar a optoeletrônica integrada on-chip baseada em heteroestruturas vdW bidimensionais.