A kétdimenziós (2D) félvezetőket, az atomméretük vastagsága és az egyedi optoelektronikai tulajdonságok miatt, az egyik legígéretesebb jelölt anyagnak tekintik a következő generációs optoelektronikus eszközökre. Mivel a 2D félvezetőket a Rlayer Van der Waals erők kötik, az egyrétegűek könnyen kiszáradhatók és függőlegesen egymásra rakhatók, hogy mesterséges heterostruktúrákat képezzenek. Az ilyen heterostruktúrák nemcsak kombinálják az egyes 2D rétegek excitonikus tulajdonságait, hanem új, csavarószögtől függő excitonikus állapotokat is előállíthatnak a rétegek közötti forgási szög hangolásával. Ezenkívül a fénykibocsátás irányának irányítása elengedhetetlen a félvezető fénykibocsátó eszközöknél.
Általában az irányított emisszióhoz az optikai rezonancia és a fénykibocsátó táptalaj közötti közel mező kölcsönhatást igényel a fény a távoli mezőbe történő sugárzáshoz. A 2D félvezetőkben a belső optikai rezonancia hiánya miatt azonban a külső optikai üregeket integrálni kell. Az exciton emissziós irány modulálására szolgáló jelenlegi megközelítések elsősorban a 2D félvezetők mesterséges nanofotonikus struktúrákkal (pl. Nanoantennas és fotonikus kristályok) integrálására támaszkodnak. Noha ezek a külső üregek javíthatják a fény-exciton kölcsönhatásokat az üregek elektromos mezőkön vagy az izgalmas hullámokon keresztül, a dielektromos anyagok és a 2D félvezetők közötti érintkezési interfész N-típusú dopping vagy hibával segített nem sugárzási rekombinációt vezethet be, az exciton oltásának oltására. Ezenkívül az integrált dielektromos anyagok erős dielektromos szűrőhatásokat indukálnak, jelentősen csökkentve a rétegek közötti exciton -kötő energiát, és további elnyomva a kibocsátásukat.
E kihívások kezelése érdekében a Zhang Xingwang vezetésével a Suzhou Nano-Tech és Nano-Bionika (Sinano) Intézetében, a Kínai Tudományos Akadémiában egy önmagához kapcsolt fotonikus kristály-rezonancia-technikát javasolt. A szuszpendált WS2\/WSE2 kettős rétegek fotonikus kristályszerkezeteinek közvetlenül előállítása révén teljesen kiküszöbölik a hagyományos integrációban rejlő felületi érintkezési problémákat, miközben minimalizálják a környezeti dielektromos állandó ({6}}), hatékonyan enyhítve a dielektromos szűrést és az exciton kötőanyag fokozását. Az atomméretű fotonikus kristályszerkezetből származó irányított módú rezonancia egyidejűleg növelte az exciton emisszió purcell faktorát és fénykivonási hatékonyságát. Ezenkívül a specifikus excitonok szelektív gerjesztését a gerjesztési energia hangolásával érik el. A fotonikus kristályok belső szög-diszperzióját kihasználva az exciton kibocsátásait az energia-momentum térben lehet rendezni a kibocsátási energiájuk alapján. Ez a módszer ígéretet tesz az Exciton modulációjának tanulmányozására a 2D félvezetők Moiré szuperrétegeiben.
A Twisted WS2\/WSE2 hetero-raktárosokból származó exciton-kibocsátások irányított rendezését, az ön kapcsolt fotonikus kristályrezonanciák felhasználásával ", a fejlett tudományban közzétették. A kutatást a Nemzeti Key K + F program és a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány támogatta.