二维材料“夹心饼”里的光致降温新招

光学制冷（又称固体激光制冷）是一种不依赖液氦等传统制冷剂的新型温度调控技术，对量子计算、精密电子器件等领域意义重大。过去的技术主要依靠‘声子辅助上转换荧光’机制，但这一路径要求材料极纯净、激发光必须精确匹配特定波长，实际应用受限。本文另辟蹊径，发现并验证了一种全新机制——界面电荷转移驱动的光学制冷。研究人员构建了二硒化钨（WSe₂）与二硒化钼（MoSe₂）或二硫化钨（WS₂）组成的二维异质结，在光照下，WSe₂中产生的电子-空穴对会跨越II型能带排列界面，快速转移到相邻材料中；这一过程不发光，而是以非辐射方式将晶格振动能量（即热量）通过声子辅助的界面电荷转移‘抽走’。实验通过拉曼光谱和光致发光测量，清晰观测到WSe₂层在低温下的特征信号增强；超快瞬态吸收光谱进一步证实了这种受势垒调控、需声子协助的层间电荷转移。分子动力学模拟显示，异质结界面存在显著的热阻，能有效维持两层之间的温差。关键在于，该机制不依赖近乎100%的发光效率，也不要求激发光严格共振，因此对材料质量和光源条件更宽容，有望成为面向实际芯片级器件的、低成本、易集成的无制冷剂冷却方案。