We investigated the photoluminescence (PL) from single-layer MoS2 on VO2 platelets grown on SiO2, where the insulating and metallic phases can coexist above a bulk transition temperature of 340 K, due to the inhomogeneous strain. We found that the intensity of PL from MoS2 on metallic VO2 is higher than that on the insulating counterpart, resulting in spatially varying PL even at the sub-micrometer scale. In contrast to the intensity, the PL peak energies were observed to be nearly identical on insulating and metallic VO2, indicating that the influences of charge transfer, strain, and dielectric screening on MoS2 are comparable, regardless of the phase state. Thus, the observed difference in PL intensity is due to the difference in refractive indices of insulating and metallic VO2, leading to the phase-dependent Fabry–Pérot interference effect. We performed numerical simulations for the emission from MoS2 supported on the VO2-based Fabry–Pérot interferometer. The calculated emission intensity ratio on insulating and metallic VO2 well reproduces the experimental observations. These results suggest a strategy for controlling PL from two-dimensional semiconductors in a spatial and reconfigurable manner.

1.
S. B.
Anantharaman
,
K.
Jo
, and
D.
Jariwala
,
ACS Nano
15
,
12628
12654
(
2021
).
2.
T.
Mueller
and
E.
Malic
,
npj 2D Mater. Appl.
2
,
29
(
2018
).
3.
G.
Wang
,
A.
Chernikov
,
M. M.
Glazov
,
T. F.
Heinz
,
X.
Marie
,
T.
Amand
, and
B.
Urbaszek
,
Rev. Mod. Phys.
90
,
021001
(
2018
).
4.
F.
Xia
,
H.
Wang
,
D.
Xiao
,
M.
Dubey
, and
A.
Ramasubramaniam
,
Nat. Photonics
8
,
899
907
(
2014
).
5.
L.
Huang
,
A.
Krasnok
,
A.
Alú
,
Y.
Yu
,
D.
Neshev
, and
A. E.
Miroshnichenko
,
Rep. Prog. Phys.
85
,
046401
(
2022
).
6.
S.
Butun
,
S.
Tongay
, and
K.
Aydin
,
Nano Lett.
15
,
2700
2704
(
2015
).
7.
J.
Kern
,
A.
Trügler
,
I.
Niehues
,
J.
Ewering
,
R.
Schmidt
,
R.
Schneider
,
S.
Najmaei
,
A.
George
,
J.
Zhang
,
J.
Lou
,
U.
Hohenester
,
S.
Michaelis de Vasconcellos
, and
R.
Bratschitsch
,
ACS Photonics
2
,
1260
1265
(
2015
).
8.
S.
Wu
,
S.
Buckley
,
A. M.
Jones
,
J. S.
Ross
,
N. J.
Ghimire
,
J.
Yan
,
D. G.
Mandrus
,
W.
Yao
,
F.
Hatami
,
J.
Vučković
,
A.
Majumdar
, and
X.
Xu
,
2D Mater.
1
,
011001
(
2014
).
9.
D.-H.
Lien
,
J. S.
Kang
,
M.
Amani
,
K.
Chen
,
M.
Tosun
,
H.-P.
Wang
,
T.
Roy
,
M. S.
Eggleston
,
M. C.
Wu
,
M.
Dubey
,
S.-C.
Lee
,
J.-H.
He
, and
A.
Javey
,
Nano Lett.
15
,
1356
1361
(
2015
).
10.
Q.
Wang
,
J.
Guo
,
Z.
Ding
,
D.
Qi
,
J.
Jiang
,
Z.
Wang
,
W.
Chen
,
Y.
Xiang
,
W.
Zhang
, and
A. T. S.
Wee
,
Nano Lett.
17
,
7593
7598
(
2017
).
11.
M.
Wuttig
,
H.
Bhaskaran
, and
T.
Taubner
,
Nat. Photonics
11
,
465
476
(
2017
).
12.
T.
Gu
,
H. J.
Kim
,
C.
Rivero-Baleine
, and
J.
Hu
,
Nat. Photonics
17
,
48
58
(
2023
).
13.
Y.
Ke
,
S.
Wang
,
G.
Liu
,
M.
Li
,
T. J.
White
, and
Y.
Long
,
Small
14
,
1802025
(
2018
).
14.
K.
Liu
,
S.
Lee
,
S.
Yang
,
O.
Delaire
, and
J.
Wu
,
Mater. Today
21
,
875
896
(
2018
).
15.
Z.
Shao
,
X.
Cao
,
H.
Luo
, and
P.
Jin
,
NPG Asia Mater.
10
,
581
605
(
2018
).
16.
M.
Currie
,
M. A.
Mastro
, and
V. D.
Wheeler
,
Opt. Mater. Express
7
,
1697
1707
(
2017
).
17.
J. B.
Kana Kana
,
J. M.
Ndjaka
,
G.
Vignaud
,
A.
Gibaud
, and
M.
Maaza
,
Opt. Commun.
284
,
807
812
(
2011
).
18.
J.
Hou
,
X.
Wang
,
D.
Fu
,
C.
Ko
,
Y.
Chen
,
Y.
Sun
,
S.
Lee
,
K. X.
Wang
,
K.
Dong
,
Y.
Sun
,
S.
Tongay
,
L.
Jiao
,
J.
Yao
,
K.
Liu
, and
J.
Wu
,
Small
12
,
3976
3984
(
2016
).
19.
P.
Kumar
,
D.
Singh
, and
V.
Balakrishnan
,
Appl. Surf. Sci.
480
,
680
688
(
2019
).
20.
Y.-C.
Lin
,
K.
DeLello
,
H.-T.
Zhang
,
K.
Zhang
,
Z.
Lin
,
M.
Terrones
,
R.
Engel-Herbert
, and
J. A.
Robinson
,
J. Phys.
28
,
504001
(
2016
).
21.
M. H.
Kim
,
B.
Lee
,
S.
Lee
,
C.
Larson
,
J. M.
Baik
,
C. T.
Yavuz
,
S.
Seifert
,
S.
Vajda
,
R. E.
Winans
,
M.
Moskovits
,
G. D.
Stucky
, and
A. M.
Wodtke
,
Nano Lett.
9
,
4138
4146
(
2009
).
22.
J. M.
Baik
,
M. H.
Kim
,
C.
Larson
,
A. M.
Wodtke
, and
M.
Moskovits
,
J. Phys. Chem. C
112
,
13328
13331
(
2008
).
23.
B. S.
Guiton
,
Q.
Gu
,
A. L.
Prieto
,
M. S.
Gudiksen
, and
H.
Park
,
J. Am. Chem. Soc.
127
,
498
499
(
2005
).
24.
V.
Devthade
and
S.
Lee
,
J. Appl. Phys.
128
,
231101
(
2020
).
25.
K.
Kojima
,
H. E.
Lim
,
Z.
Liu
,
W.
Zhang
,
T.
Saito
,
Y.
Nakanishi
,
T.
Endo
,
Y.
Kobayashi
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
K.
Matsuda
,
Y.
Maniwa
,
Y.
Miyauchi
, and
Y.
Miyata
,
Nanoscale
11
,
12798
12803
(
2019
).
26.
M.
Onodera
,
Y.
Wakafuji
,
T.
Hashimoto
,
S.
Masubuchi
,
R.
Moriya
,
Y.
Zhang
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
, and
T.
Machida
,
Sci. Rep.
12
,
21963
(
2022
).
27.
H.
Naito
,
Y.
Makino
,
W.
Zhang
,
T.
Ogawa
,
T.
Endo
,
T.
Sannomiya
,
M.
Kaneda
,
K.
Hashimoto
,
H. E.
Lim
,
Y.
Nakanishi
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
K.
Matsuda
, and
Y.
Miyata
,
Nanoscale Adv.
5
,
5115
5121
(
2023
).
28.
E.
Strelcov
,
A.
Tselev
,
I.
Ivanov
,
J. D.
Budai
,
J.
Zhang
,
J. Z.
Tischler
,
I.
Kravchenko
,
S. V.
Kalinin
, and
A.
Kolmakov
,
Nano Lett.
12
,
6198
6205
(
2012
).
29.
J. M.
Atkin
,
S.
Berweger
,
E. K.
Chavez
,
M. B.
Raschke
,
J.
Cao
,
W.
Fan
, and
J.
Wu
,
Phys. Rev. B
85
,
020101(R)
(
2012
).
30.
P.
Shvets
,
O.
Dikaya
,
K.
Maksimova
, and
A.
Goikhman
,
J. Raman Spectrosc.
50
,
1226
1244
(
2019
).
31.
J.
Cao
,
Y.
Gu
,
W.
Fan
,
L. Q.
Chen
,
D. F.
Ogletree
,
K.
Chen
,
N.
Tamura
,
M.
Kunz
,
C.
Barrett
,
J.
Seidel
, and
J.
Wu
,
Nano Lett.
10
,
2667
2673
(
2010
).
32.
J. H.
Park
,
J. M.
Coy
,
T. S.
Kasirga
,
C.
Huang
,
Z.
Fei
,
S.
Hunter
, and
D. H.
Cobden
,
Nature
500
,
431
434
(
2013
).
33.
M.
Ran
,
C.
Zhao
,
X.
Xu
,
X.
Kong
,
Y.
Lee
,
W.
Cui
,
Z.-Y.
Hu
,
A.
Roxas
,
Z.
Luo
,
H.
Li
,
F.
Ding
,
L.
Gan
, and
T.
Zhai
,
Fundam. Res.
2
,
456
461
(
2022
).
34.
J.
Jeon
,
S. K.
Jang
,
S. M.
Jeon
,
G.
Yoo
,
Y. H.
Jang
,
J. H.
Park
, and
S.
Lee
,
Nanoscale
7
,
1688
1695
(
2015
).
35.
N.
Scheuschner
,
O.
Ochedowski
,
A.-M.
Kaulitz
,
R.
Gillen
,
M.
Schleberger
, and
J.
Maultzsch
,
Phys. Rev. B
89
,
125406
(
2014
).
36.
K. F.
Mak
,
K.
He
,
C.
Lee
,
G. H.
Lee
,
J.
Hone
,
T. F.
Heinz
, and
J.
Shan
,
Nat. Mater.
12
,
207
211
(
2013
).
37.
J. S.
Ross
,
S.
Wu
,
H.
Yu
,
N. J.
Ghimire
,
A. M.
Jones
,
G.
Aivazian
,
J.
Yan
,
D. G.
Mandrus
,
D.
Xiao
,
W.
Yao
, and
X.
Xu
,
Nat. Commun.
4
,
1474
(
2013
).
38.
S.
Mouri
,
Y.
Miyauchi
, and
K.
Matsuda
,
Nano Lett.
13
,
5944
5948
(
2013
).
39.
Y.
Lin
,
X.
Ling
,
L.
Yu
,
S.
Huang
,
A. L.
Hsu
,
Y. H.
Lee
,
J.
Kong
,
M. S.
Dresselhaus
, and
T.
Palacios
,
Nano Lett.
14
,
5569
5576
(
2014
).
40.
Z.
Yang
,
C.
Ko
,
V.
Balakrishnan
,
G.
Gopalakrishnan
, and
S.
Ramanathan
,
Phys. Rev. B
82
,
205101
(
2010
).
41.
E.
Østreng
,
O.
Nilsen
, and
H.
Fjellvåg
,
J. Phys. Chem. C
116
,
19444
19450
(
2012
).
42.
T. A.
Mellan
and
R.
Grau-Crespo
,
J. Chem. Phys.
137
,
154706
(
2012
).
43.
G.
Silversmit
,
D.
Depla
,
H.
Poelman
,
G. B.
Marin
, and
R.
De Gryse
,
J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
135
,
167
175
(
2004
).
44.
A. J.
Littlejohn
,
Y.
Yang
,
Z.
Lu
,
E.
Shin
,
K.
Pan
,
G.
Subramanyam
,
V.
Vasilyev
,
K.
Leedy
,
T.
Quach
,
T.-M.
Lu
, and
G.-C.
Wang
,
Appl. Surf. Sci.
419
,
365
372
(
2017
).
45.
Y.
Kobayashi
,
S.
Sasaki
,
S.
Mori
,
H.
Hibino
,
Z.
Liu
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
K.
Suenaga
,
Y.
Maniwa
, and
Y.
Miyata
,
ACS Nano
9
,
4056
4063
(
2015
).
46.
M.
Buscema
,
G. A.
Steele
,
H. S. J.
van der Zant
, and
A.
Castellanos-Gomez
,
Nano Res.
7
,
561
571
(
2014
).
47.
H. J.
Conley
,
B.
Wang
,
J. I.
Ziegler
,
R. F.
Haglund
, Jr.
,
S. T.
Pantelides
, and
K. I.
Bolotin
,
Nano Lett.
13
,
3626
3630
(
2013
).
48.
C.
Ko
,
Z.
Yang
, and
S.
Ramanathan
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
3
,
3396
3401
(
2011
).
49.
M.
Yamamoto
,
R.
Nouchi
,
T.
Kanki
,
S.
Nakaharai
,
A. N.
Hattori
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
Y.
Wakayama
,
K.
Ueno
, and
H.
Tanaka
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
11
,
36871
36879
(
2019
).
50.
C.
Hsu
,
R.
Frisenda
,
R.
Schmidt
,
A.
Arora
,
S. M.
de Vasconcellos
,
R.
Bratschitsch
,
H. S. J.
van der Zant
, and
A.
Castellanos‐Gomez
,
Adv. Opt. Mater.
7
,
1900239
(
2019
).
51.
J.
Henrie
,
S.
Kellis
,
S.
Schultz
, and
A.
Hawkins
,
Opt. Express
12
,
1464
1469
(
2004
).
52.
S.-Y.
Lee
,
T.-Y.
Jeong
,
S.
Jung
, and
K.-J.
Yee
,
Phys. Status Solidi B
256
,
1800417
(
2019
).
53.
J.
Chen
,
F.
Tang
,
X.
Wang
,
J.
Wu
,
Y.
Wu
,
X.
Ye
,
Y.
Wang
, and
L.
Yang
,
Results Phys.
26
,
104404
(
2021
).
54.
T.
Cheng
,
Y.
Ma
,
H.
Zhao
,
T.
Fei
,
L.
Liu
, and
J.-Y.
Yang
,
Nanophotonics
12
,
3121
3133
(
2023
).
You do not currently have access to this content.