Plasmon damping and charge transfer pathways in Au@MoSe2 nanostructures

Autor: Patrizio Benzo, Adnen Mlayah, J. Zhang, Jun Lou, Olivier Gauthier-Lafaye, Renaud Péchou, Béatrice Pécassou, Shuai Jia, Jiangtan Yuan, Inès Abid, Jean Baptiste Dory
Přispěvatelé: Nano-Optique et Nanomatériaux pour l'optique (CEMES-NeO), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Surfaces, Interfaces et Nano-Objets (CEMES-SINanO), Rice University [Houston], Équipe Photonique (LAAS-PHOTO), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), ANR-17-EURE-0009,NanoX,Science et Ingénierie à l'Echelle Nano(2017), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Materials Today Nano
Materials Today Nano, 2021, 15, pp.100131. ⟨10.1016/j.mtnano.2021.100131⟩
Materials Today Nano, Elsevier, 2021, 15, pp.100131. ⟨10.1016/j.mtnano.2021.100131⟩
ISSN: 2588-8420
Popis: International audience; Hybridization of plasmonic and excitonic elementary excitations provides an efficient mean of enhancing the optical absorption and emission properties of metal/semiconductor nanostructures and is a key concept for the design of novel efficient optoelectronic devices. Here we investigate the optical properties of two-dimensional MoSe 2 quantum well flakes covered with Au nanoparticles supporting plasmonic resonances. Using spatially resolved confocal spectroscopy, we report the observation of a quenching phenomenon of the Raman scattering and photoluminescence emission of both the MoSe 2 layer and the Au nanoparticles. We found that the quenching of the photoluminescence emission from the Au nanoparticles is partial and measurable unlike the one observed for the Au-covered MoSe 2 layers, which is total. Its dependence on the thickness of the MoSe 2 layer is determined experimentally. Based on electrodynamics calculations and on the electronic band alignment at the Au/MoSe 2 interface, the results are interpreted in terms of (1) damping of the plasmonic resonance of the Au nanoparticles due to the optical absorption by the MoSe 2 layer and (2) a two-pathways charge transfer scheme where the photoexcited electrons leak from the MoSe 2 layer to the Au NPs, whereas the photoexcited holes flow in the opposite direction, that is, from the Au NPs to the MoSe 2 layer. The two combined mechanisms account well for the experimental observations and complements the interpretations proposed in the literature for similar metal nanoparticles/transition metal dichalcogenide systems.
Databáze: OpenAIRE
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