Matériaux 2D
Nous avons ainsi étudié les états électroniques excités du phosphore noir après le dépôt par évaporation d'une dose croissante d'atomes alcalins. Le dispositif expérimental FemtoARPES a été utilisé pour suivre la fermeture de la bande interdite avec une précision inégalée. L'énergie relativement bas du faisceau sonde donne aux électrons excités une longueur d'échappement suffisamment grande pour observer de façon fiable l'évolution de la bande de valence enterrée. Il est ainsi observé qu'au cours du dépôt d'alcalins (i.e. en augmentant le dopage électronique) le gap se rétrécit de façon monotone depuis la valeur initiale de 0,32 eV pour l'échantillon vierge, jusqu'à s'annuler pour les dépôts les plus importants de césium. Enfin, la figure montre que la "vitesse de Fermi" des électrons dans la band de valence devienne très élevée. Dans le régime de forte dopage, les trous se déplaçant dans la direction hautement dispersive acquièrent même une vitesse de bande supérieure à celle du graphène sur le carbure de silicium. Cette ingénierie de la structure de bande permet de concevoir des dispositifs dotés de fonctionnalités électroniques et optoélectroniques améliorées et optimisées.
[1] Band Gap Renormalization, Carrier Multiplication, and Stark Broadening in Photoexcited Black Phosphorus, Zhesheng Chen, Jingwei Dong, Evangelos Papalazarou, Marino Marsi, Christine Giorgetti,Zailan Zhang, Bingbing Tian, Jean-Pascal Rueff, Amina Taleb-Ibrahimi, and Luca Perfetti, Nano Letters 19, 488 (2019).
[2] Spectroscopy of buried states in black phosphorous with surface doping, Zhesheng Chen, Jingwei Dong, Christine Giorgetti, Evangelos Papalazarou, Marino Marsi, Zailan Zhang, Bingbing Tian, Qingwei Ma, Yingchun Cheng, Jean-Pascal Rueff, Armina Taleb-Ibrahimi, Luca Perfetti, 2D Materials 7, 035027 (2020).