Direct observation of the e3ffect of isotope-induced disorder on the exciton binding energy in LiHxD1-x mixed crystals
V. G. Plekhanov
本文给出了同位素效应对Wannier-Mott激子结合能重整化的定量研究结果。
The results of a quantitative study of the renormalization of the binding energy of the Wannier-Mott exciton by the isotope effect are presented.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Exciton Binding Energy in small organic conjugated molecule
对于有机共轭小分子，激子结合能可将分子视为导体来计算，并由简单关系式BE \approx e ~ 2/（4πε0εR）给出，其中ε为介电常数，R为分子的等效半径。然而，如果分子偏离球形，则应添加较小的校正因子。
Assessment of long-range-corrected exchange-correlation kernels for solids: accurate exciton binding energies via an empirically scaled Bootstrap kernel
在含时密度泛函理论中，一类交换相关核函数，称为长程校正核函数（LRC），在计算固体中的激子效应中显示出了希望。我们进行了系统的评估现有的静态LRC内核（经验LRC，Bootstrap，和凝胶与间隙模型）的范围内的半导体和绝缘体，专注于光谱和激子结合能。我们发现，没有LRC内核是能够同时产生良好的光学光谱和定量准确的激子结合能的半导体和绝缘体。我们提出了一个简单而通用的，经验缩放的Bootstrap内核，产生精确的激子结合能的所有材料正在考虑，计算成本低。
Direct calculation of exciton binding energies with time-dependent density-functional theory
激子是出现在绝缘体和半导体带隙之下的电子-空穴对。它们对光伏至关重要，但很难用时间相关密度泛函理论（TDDFT）获得，因为大多数标准交换相关（xc）泛函缺乏适当的长期行为。此外，用TDDFT计算的块状固体的光谱通常缺乏区分离散的、弱束缚的激子与连续体所需的分辨率。我们适应Casida方程形式主义的分子激发周期性固体，这使我们能够直接获得激子结合能。本文计算了小禁带和大禁带半导体和绝缘体的激子结合能，研究了最近提出的自举xc核[S。Sharma等人，物理修订信函107，186401（2011）]，并将形式体系扩展到三重态激子。
Unraveling the exciton binding energy and the dielectric constant in single crystal methylammonium lead tri-iodide perovskite
利用磁反射率法在很强的磁场下精确地测定了甲基三碘化铅铵单晶的激子结合能和折合质量。该单晶具有优良的光学性能，激子跃迁的线宽为$\sim 3$ meV，并且即使在零磁场下也清晰可见的2s跃迁。激子结合能的$16 \pm 2$毫电子伏在低温正交相几乎是相同的多晶样品中发现的值，至关重要地排除任何可能性，激子结合能取决于晶粒尺寸。在室温下的四元相，由高磁场下1 s-2s分裂的演化估算出激子结合能的上限为$12 \pm 4$ meV.
Direct-gap materials hold promises for excitonic insulator. In contrast to indirect-gap materials, here the difficulty to distinguish from a Peierls charge density wave is circumvented. However, direct-gap materials still suffer from the divergence of polarizability when the band gap approaches zero, leading to diminishing exciton binding energy. We propose that one can decouple the exciton binding energy from the band gap in materials where band-edge states have the same parity. First-principles calculations of two-dimensional GaAs and experimentally mechanically exfoliated single-layer TiS 3…
Strong exciton binding in quantum structures through remote dielectric confinement
我们提出了一种新型的混合系统，由传统的半导体纳米结构与远程绝缘层，其中电子-空穴相互作用的增强相结合的量子和介电限制在不同的长度尺度。由于在半导体/绝缘体界面处的介电失配引起的极化电荷，我们表明激子结合能可以增加一倍以上。对于常规的III-V量子线，这种远程介电约束允许激子在室温下结合。
Time-dependent density-functional approach for exciton binding energies
含时密度泛函理论（TDDFT）可以精确地描述绝缘体和半导体中的光学过程，包括激子效应。从线性化的TDDFT半导体布洛赫方程的两带模型，我们推导出一个简单的形式计算激子结合能。这种形式主义导致了标准的Wannier方程的激子，具有由长程和动态交换相关（XC）效应确定的非局部有效的电子-空穴相互作用的推广。我们计算激子结合能在几个直接带隙半导体，使用交换只和模型XC内核。
Enhancement of the Binding Energy of Charged Excitons in Disordered Quantum Wires
在量子线的空间分辨光致发光光谱中识别出带负电和带正电的激子。我们证明了带电激子在无序量子线中是弱局域的。因此，带电激子的“结合能”的增强在很大程度上是由在其辐射复合期间转移到剩余带电载流子的反冲能量引起的。我们发现库仑关联能不是“结合能”的唯一来源，与量子点中的带电激子相反。
Measurement of high exciton binding energy in the monolayer transition-metal dichalcogenides WS2 and WSe2
过渡金属二硫属化合物是一种直接带隙半导体材料，在光电子器件中具有广阔的应用前景。虽然电子和空穴的空间相关性起着关键的作用，有很少的实验信息等基本性质的激子结合能和带隙。我们在这里报告的激子激发态和单层WS 2和WSe 2的结合能的实验测定。我们观察到对应于基态和激发态激子（1 s和2s态）的光学反射率/吸收光谱中的峰值。根据这些特征，我们确定了激子结合能的下限，不受任何模型假设的影响，WS 2和WSe 2的E2 sA-E1 sA分别为0.83 eV和0.79 eV，4K时相应的带隙Eg ≥ E2 sA分别为2.90和2.53 eV。由于结合能很大，因此真正的带隙远高于光致发光中通常观察到的主要光谱特征。这些信息对于新兴应用至关重要，并为这些新型单层半导体提供了新的见解。
Large Exciton Binding Energy in the Bulk van der Waals Magnet CrSBr
本文报道了块体范德华反铁磁体CrSBr单晶中异常大的激子结合能，并通过角分辨光电子能谱与GW计算证明电子和结构各向异性可显著放大激子结合能，同时展示垂直电场对其光学和电子性质的广泛调控能力。
Exciton binding energies and luminescence of phosphorene under pressure
磷烯的光学响应可以通过施加适度的单轴压缩而逐渐改变，因为材料经历到间接带隙半导体的转变，并最终转变为半金属。应变不仅调谐价带和导带局部极值之间的间隙，而且调谐有效质量，从而调谐激子各向异性和结合强度。在这篇文章中，我们从理论的角度考虑如何激子的稳定性和由此产生的发光能量的单轴应变下的演变。我们发现，激子的结合能可以是大到0.87 eV在真空中为5%的横向应变，其中最高的二维材料。此外，发光峰的大位移及其与应变的线性关系表明，它可以用来直接探测单层的应变状态。
Stable excitons in semiconductor monolayers such as transition-metal dichalcogenides (TMDCs) enable and motivate fundamental research as well as the development of room-temperature optoelectronics applications. The newly discovered layered magnetic materials present a unique opportunity to integrate optical functionalities with magnetism. We predict that a large class of antiferromagnetic semiconducting monolayers of the MPX$_3$ family exhibit giant excitonic binding energies, making them suitable platforms for magneto-optical investigations and optospintronics applications. Indeed, our invest…
Direct observation of giant binding energy modulation of exciton complexes in monolayer MoSe$_2$
在过渡金属二硫属化合物量子限制单分子膜中，介电介质的屏蔽作用改变了电子-空穴相互作用势，并在决定强束缚激子复合物的结合能方面起着关键作用。然而，由于强准粒子带隙重正化在这样的系统中，直接量化的估计在不同的电介质中的结合能的变化仍然是难以捉摸的使用光学研究。在这项工作中，通过改变介电环境，我们显示了一个显着的光致发光（PL）峰位移在低温下为较高的能量激子（2s，3s，4s，5s）在单层MoSe $_2$，而1 s激子峰位置保持不变-屏蔽诱导激子结合能调制和准粒子带隙重整化之间的变化补偿的直接证据。通过在顶部涂覆Al $_2$ O $_3$层，发现1 s激子的结合能的估计调制为58.6%（2s为70.5%，3s为78.9%，4s为85%），而准粒子带隙的相应减少估计为248 meV。这种激子复合物的结合能以及单层TMD中的带隙的大的可调谐性的直接证据具有新颖的器件应用的希望。
Exciton binding energies in carbon nanotubes from two-photon photoluminescence
单光子和双光子荧光激发光谱表明，单壁碳纳米管中存在一系列不同的激子态。不同波函数对称性的单光子和双光子激活激子态之间的能量分裂是碳纳米管中激子相互作用的指纹。我们确定激子的结合能为0.3-0.4 eV的不同的纳米管的直径在0.7和0.9 nm之间。我们的结果得到了线性和非线性光谱的从头计算的支持，证明了碳纳米管的基元光激发是强库仑关联的准一维电子空穴对，即使在室温下也是稳定的.这改变了我们对碳纳米管电子结构和库仑相互作用的微观理解，并对新型纳米管器件的光学和输运性质产生直接影响。
Exciton-exciton Interaction in Monolayer MoSe$_2$ from Mutual Screening of Coulomb Binding
本研究通过单层MoSe$_2$光致发光光谱，区分中性激子与载流子的屏蔽效应，发现激子间库仑束缚相互屏蔽导致能量差红移，并提取激子极化率，揭示中性激子多数体相互作用排斥部分的新机制。
Influence Functional Approach to Non-Perturbative Exciton Binding Renormalization from Phonons
本文基于GW近似和密度泛函微扰理论，构建了能捕捉声子如何随温度改变激子束缚能的多体哈密顿量，并通过路径积分蒙特卡洛方法非微扰地计算了极化函数。研究发现，除纵向光学模的长程偶极相互作用外，声学模的短程变形势也能显著改变电子和空穴极子的束缚能，但激子束缚能主要由光学声子耦合引起。
Application of object-oriented programming in a time-dependent density-functional theory calculation of exciton binding energies
本文讨论了面向对象的编程科学计算的好处，使用我们最近的激子结合能的计算与时间相关的密度泛函理论（arXiv：1302.6972）作为一个案例研究。我们发现，一个面向对象的方法，大大方便了开发，调试和未来的扩展代码，促进代码重用。我们表明，并行性很容易添加到我们的代码中的ScaLAPACK，Boost：：MPI和OpenMP的面向对象的方式。
The electronic and optical properties of monolayer transition-metal dichalcogenides (TMDs) and van der Waals heterostructures are strongly subject to their dielectric environment. In each layer the field lines of the Coulomb interaction are screened by the adjacent material, which reduces the single-particle band gap as well as exciton and trion binding energies. By combining an electrostatic model for a dielectric hetero-multi-layered environment with semiconductor many-particle methods, we demonstrate that the electronic and optical properties are sensitive to the interlayer distances on the…
Diameter and Chirality Dependence of Exciton Properties in Carbon Nanotubes
我们计算了半导体单壁碳纳米管（SWNTs）中激子的结合能、尺寸和亮暗分裂随直径和手性的变化。利用{ \it ab initio}计算的结果和见解，我们采用了基于有效质量和密度函数近似的变分方法，使用紧束缚波函数。结合能和空间范围显示出与直径的主要依赖性，分别为$1/d$和$d$，手性校正提供了大约20%的扩散，具有强的家族行为。暗激子分裂显示出$1/d^2$领先的依赖性。我们提供的结合能，大小和分裂，应该是有用的，以指导未来的实验的解析表达式。
Exciton Binding Energy and Nonhydrogenic Rydberg Series in Monolayer WS2
我们已经通过实验确定了单层WS 2中基本光学跃迁的基态和前四个激发激子态的能量，WS 2是一个模型系统，用于生长类原子薄的二维半导体晶体。从光谱中，我们建立了一个大的激子结合能为0.32 eV和一个显着的偏离通常的氢Rydberg系列的激子态的能级。我们解释这两个结果使用微观理论，其中的非局部性质的有效介电屏蔽修改的功能形式的库仑相互作用。这些强而非常规的电子-空穴相互作用预计将普遍存在于原子级薄的材料中。
Wigner-Seitz truncated TDDFT approach for the calculation of exciton binding energies in solids
本文提出一种改进的TDDFT方法，通过Wigner-Seitz截断核处理长程Coulomb奇异项，以提高激子结合能计算的准确性与光谱质量。
Spectral ordering between dark and bright excitons in transition metal dichalcogenides is of increasing interest for optoelectronic applications. However, little is known about dark exciton energies and their binding energies. We report the exciton landscape including momentum-forbidden dark excitons of MoS$_{2}$ monolayer using single shot GW-Bethe Salpeter equation (G$_{0}$W$_{0}$-BSE) calculations. We find the lowest-energy exciton to be indirect at ($\textrm K'_{v} \rightarrow \textrm K_{c}$) in agreement with recent GdW-BSE calculations [2D Mater. 6, 035003 (2019)]. We also find that by l…
On the interplay of electronic and lattice screening on exciton binding in two-dimensional lead halide perovskites
本研究采用路径积分蒙特卡洛方法结合变分理论，阐明二维卤化铅钙钛矿中介电限域与激子极化子效应对激子结合能的非单调调控机制，结果与实验吻合，为材料光物理设计提供依据。
Structural Distortions Control Scaling of Exciton Binding Energies in Two-Dimensional Ag/Bi Double Perovskites
针对Ag/Bi基二维双钙钛矿激子结合能随层厚变化的反常趋势，研究通过从头算多体微扰理论发现结构畸变是主因，明确了层间距、堆叠的影响，为层状无铅钙钛矿激子特性调控提供设计原则。
Excitonic and deep-level emission from N- and Al-polar homoepitaxial AlN grown by molecular beam epitaxy
本研究利用低温阴极荧光光谱分析了分子束外延生长的N极性和Al极性AlN层，发现其深能级发光受抑、常见施主缺失且自由激子发光增强，并直接提取了Γ5自由激子结合能。
Binding energy of singlet excitons and charge transfer complexes in MDMO-PPV:PCBM solar cells
研究了外电场对聚[2-甲氧基-5-（3 '，7'-二甲基辛氧基）-1，4-亚苯基亚乙烯基]（MDMO-PPV）二极管和PPV与[6，6]-苯基-C61丁酸甲酯（PCBM）复合体异质结的单重态激子和电荷转移复合物的光致发光强度的影响.实验数据与由Onsager-Braun模型导出的解离几率有关。以这种方式，MDMO-PPV的单线态激子结合能的下限被确定为（327 ± 30）meV，而对于MDMO-PPV：PCBM共混物中的电荷转移络合物，提取出明显更低的值（203 ± 18）meV。
Photoexcited intralayer excitons in van der Waals heterostructures (vdWHs) with type-II band alignment have been observed to tunnel into interlayer excitons on ultrafast timescales. Such interlayer excitons have sufficiently long lifetimes that inducing dissociation with external in-plane electric fields becomes an attractive option of improving efficiency of photocurrent devices. In the present paper, we calculate interlayer exciton binding energies, Stark shifts, and dissociation rates for six different transition metal dichalcogenide (TMD) vdWHs using a numerical procedure based on exterior…
Pressure effects on neutral and charged excitons in self-assembled InGaAs/GaAs quantum dots
通过结合原子赝势方法和组态相互作用方法，我们预测了透镜形自组装In $_{0.6}$ Ga $_{0.4}$ As/GaAs量子点中中性和带电激子：$X^0$（中性单激子），$X^{-}$和$X^{+}$（带电三子），以及$XX^0$（双激子）的结合能随压力的变化.结果表明：（1）随着压力的增加，$X^0$和$X^+$的结合能增加，$X^-$的结合能减小，而$XX^0$的结合能几乎不受压力的影响。(ii)相关性对$X^0$的结合能影响很小，而它们在很大程度上决定了$X^-$、$X^+$和$XX^0$的结合能。(iii)相关性弱依赖于压力;因此，结合能的压力依赖性可以在Hartree-Fock近似中理解，并且它由直接库仑积分$J$的压力依赖性控制。因此，我们在（i）中的结果可以通过注意到空穴比电子更局域化来解释，因此库仑能量服从$J^{(hh)}>J^{(eh)}>J^{(ee)}$。
Giant exciton binding energy in bulk CrCl3
研究发现CrCl3中巨量激子结合能，揭示层状结构与激子性质的关联。
Determining Exciton Binding Energy and Reduced Effective Mass in Metal Tri-Halide Perovskites from Optical and Impedance Spectroscopy Measurements
本文提出一种考虑极化效应的新方法，利用Elliott模型和Pollmann-Buttner模型从光谱测量中确定钙钛矿的激子结合能和折合有效质量，结果与实验高度一致。
Comment on "Linear Scaling of the Exciton Binding Energy versus the Band Gap of Two-Dimensional Materials"
在最近的一封信中[J. -H. Choi等人，Phys.Rev.Lett. 115，066403（2015）]，在不同的准二维半导体中发现了激子的结合能Eb与带隙Eg之间的普遍线性关系。然而，当将直线外推到Eg=0时，得到正的Eb。这意味着在金属（Eg=0）中存在稳定的激子，或者换句话说，激发能为负。因此，对于具有小带隙的准二维半导体，Eb与Eg必须偏离信函中建议的直线。我们对压缩磷烯和拉伸石墨烯进行了与Letter类似的GW+BSE计算。在较大的带隙，我们的数据下降在同一直线留置权的信。但对于具有小带隙的准二维半导体，Eb-Eg曲线趋近于零。一个简单的模型的基础上的局部瞬时屏蔽相互作用给出了合理的协议与更严格的计算。对于带隙Eg<0.3eV的准二维半导体，由于小带隙材料中强屏蔽引起的非局域阻滞效应，必须用2次跃迁振幅（Bethe-Salpeter波函数）来描述激子。
The simplest picture of excitons in materials with atomic-like localization of electrons is that of Frenkel excitons, where electrons and holes stay close together, which is associated with a large binding energy. Here, using the example of the layered oxide V$_2$O$_5$ , we show how localized charge-transfer excitations combine to form excitons that also have a huge binding energy but, at the same time, a large electron-hole distance, and we explain this seemingly contradictory finding. The anisotropy of the exciton delocalization is determined by the local anisotropy of the structure, whereas…
A theoretical study of the exciton binding energy in the two-dimensional hexagonal boron nitride monolayer is presented within the tight-binding approximation (TBA). A self-consistent equation for the interband electron-hole propagators is derived and in the long wavelength limit reduced to the standard hydrogen atom like Schrodinger equation. It is shown that inclusion of dynamically screened Coulomb interaction in ladder term is of crucial importance for proper description of exciton binding energy. This leads to the self-consistent eigenvalue problem with dynamical screening. The dependence…
Band-to-band transitions, selection rules, effective mass and exciton binding energy parameters in monoclinic β-Ga2O3
我们采用一个本征极化模型，包括方向相关激子效应的描述，来描述单斜β-Ga_2 O_3介电函数张量内的临界点结构，得到了从0.75 eV-9 eV范围内的广义椭圆偏振数据的综合分析。本征极化模型允许完整的描述的介电响应，我们得到单电子和激子带间跃迁各向异性的临界点结构模型参数，包括它们的极化本征矢量内的单斜晶格。我们比较了我们的实验分析与密度泛函理论计算的结果，使用最近提出的高斯衰减Perdue-Burke-Ernzerhof混合密度泛函，我们提出并讨论了基本的直接带-带跃迁的顺序和它们的偏振选择规则，三个最低的带-带跃迁的电子和空穴有效质量参数，以及它们的激子结合能参数，与我们的实验结果非常吻合。我们发现，空穴的有效质量是高度各向异性和相关的基本带-带跃迁的选择规则，其中所观察到的过渡极化密切参与过渡的价带的最低空穴有效质量的方向。
Tightly bound excitons in monolayer WSe2
利用线性吸收光谱和双光子光致发光光谱研究了二硒化钨（WSe 2）单分子膜中激子的结合能和激发态。激子束缚能为0.37eV，比III-V族半导体量子阱中的激子束缚能大一个数量级，室温下也能观察到激子的激发态。实验确定的单光子和双光子活性态的激子激发光谱是从简单的二维（2D）类氢模型不同。这一结果揭示了显着减少和非局部介电屏蔽的库仑相互作用在二维半导体。观察到的大激子结合能也将对基于2D原子晶体的下一代光子学和光电子学应用产生重大影响。
Exciton-phonon effects in carbon nanotube optical absorption
我们发现碳纳米管的光学性质反映了激子-声子耦合的强烈效应。紧束缚计算表明，吸收峰的光谱重量的一个显着的分数被转移到一个独特的激子+声子边带，这是峰值在约200毫电子伏以上的主要吸收峰。该边带提供了光学跃迁的激子特征的独特签名。激子-声子耦合反映在一个动态的结构畸变，这有助于高达100毫电子伏的结合能。令人惊讶的是，扭曲是长程的，并且强烈依赖于手性。
Exciton problem is solved in the two-dimensional Dirac model with allowance for strong electron-hole attraction. The exciton binding energy is assumed smaller than but comparable to the band gap. The exciton wavefunction is found in the momentum space as a superposition of all four two-particle states including electron and hole states with both positive and negative energies. The matrix element of exciton generation is shown to depend on the additional components of the exciton wavefunction. Both the Coulomb and the Rytova-Keldysh potentials are considered. The dependence of the binding energ…
Large excitonic binding energy in GaN based superluminescent light emitting diode on naturally survived sub-10 nm lateral nanowires
我们展示了一种新的方法，纳米线形成的自然选择过程中，在沸腾的磷酸湿法化学蚀刻。观察到，在湿法蚀刻期间自然形成了小于10 nm的线横向尺寸和700 nm或更长的长度。通过蚀刻时间控制尺寸变化，其中根本原因是附近的晶体学六边形蚀刻坑的合并。涉及激子的发射过程被发现是有效的，并导致增强的发射特性。激子结合能通过使用量子限制而增强，由此强制电子-空穴波函数的更大重叠。幸存的纳米线几乎是无缺陷的，具有约45 meV的大激子结合能和输出电致发光光的小温度变化。我们已经观察到这些纳米线上形成的LED的超发光行为。在电流密度达到400 A/cm 2之前，没有可观察到的效率下降。因此，本工作提供了一种创新的和成本效益的方式形成的纳米线上的器件制造，并证明了立即实现的性能增强。
Exciton Dissociation Dynamics in Model Donor-Acceptor Polymer Heterojunctions: I. Energetics and Spectra
在本文中，我们考虑的基本电子激发态的平行链的半导体聚合物，目前正在探索的光伏和发光二极管的应用。特别是，我们专注于各种II型供体-受体异质结，并探讨激子结合能之间的关系，在确定一个特定的II型异质结材料的器件特性的带偏移。作为一般规则，当激子结合能大于异质结处的能带偏移时，激子将保持最低能量激发态，并且结将形成有效的发光二极管。另一方面，如果偏移大于激子结合能，则电子或空穴可以从一个链转移到另一个链。在这里，我们使用一个双带激子来预测模型聚合物异质结的电子振动吸收和发射光谱。我们的研究结果强调了振动弛豫的作用，并表明在某些情况下，系统间的交叉可能会在形成光激发后的电荷转移态中发挥一定的作用。
Theory of Neutral and Charged Excitons in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
我们提出了一个微观理论的中性激子和带电激子（trions）在单分子膜的过渡金属dichalcogenides，包括二硫化钼。我们的理论是基于激子和trions的有效质量模型，参数化从头计算，并纳入适当的治疗筛选在两个维度。计算的激子结合能与基于Bethe-Salpeter方程的高水平多体计算结果吻合得很好。此外，我们的计算更复杂的trion物种比较非常有利的最近的实验测量，并提供原子洞察的微观特征，确定trion结合能。
First-principles density functional theory plus Bethe-Salpeter equation calculations are employed to investigate the electronic and excitonic properties of monolayer titanium trichalcogenide alloys TiS$_{3-x}$Se$_x$ ($x$=1 and 2). It is found that bandgap and exciton binding energy display asymmetric dependence on the substitution of Se for S. While the bandgap can be significantly decreased as compared to that of pristine TiS$_3$, the exciton binding energy just varies a little, regardless of position and concentration of the Se substitution. A negative exciton formation energy is found when …
Exciton band structure in two-dimensional materials
低维材料在许多方面不同于它们的大块对应物。特别地，库仑相互作用的屏蔽被强烈地减少，这可以具有重要的后果，例如激子结合能的显著增加。在大块材料中，结合能被用作光谱中区分不同种类激子的指标，但这在低维材料中是不可能的，其中结合能很大，并且对于非常不同的局域化激子的大小是相当的。在这里，我们证明了激子能带结构，这可以通过实验来访问，而不是提供了一个强大的方法来识别激子字符。通过比较石墨烷和单层六方氮化硼的多体Bethe-Salpeter方程的从头算解，我们绘制了二维材料中激子色散的一般图像，突出了交换电子-空穴相互作用和电子能带结构所起的不同作用。我们的解释证实了磷烯的预测。
Direct Measurement of the Exciton Binding Energy and Effective Masses for Charge carriers in an Organic-Inorganic Tri-halide Perovskite
基于有机-无机三卤化物钙钛矿族材料的太阳能电池最近已经显示出显著的进展，提供了从非常简单的加工设备获得低成本太阳能的前景。理解这些器件的基本操作是激子结合能，这已被证明是既难以直接测量和争议。我们证明，通过使用非常高的磁场，它是可能的，使一个准确和直接的光谱测量的激子结合能，我们发现在低温下只有16毫电子伏，超过三倍小于以前假设的。在室温阶段，我们表明，结合能下降到甚至更小的值，只有几个millionelectronvolts，这解释了他们出色的器件性能，由于自发的自由载流子产生光吸收。此外，我们确定激子约化有效质量为0.104me（其中me是电子质量），显著小于先前的实验估计，但与最近的计算结果吻合良好。我们的工作提供了有关这些材料的电子物理学的重要信息，这反过来又可以改善光电子器件的操作和更好地理解它们的电子特性。
Determination of the exciton binding energy and effective masses for the methylammonium and formamidinium lead tri-halide perovskite family
有机-无机卤化物钙钛矿材料家族由于其高功率转换效率而在光致发光领域中产生了巨大的兴趣。基于原型甲基铵（MA）和最近引入的甲脒（FA）材料的电池已经得到了深入的发展，然而，关于它们的基本电子性质仍然存在相当大的争议。两个最重要的参数是激子的结合能（R $^{*}$）及其约化有效质量$μ$。在这里，我们提出了广泛的磁光研究的Cl辅助生长MAPbI $_{3}$以及MAPbBr $_{3}$和FA为基础的材料FAPbI $_{3}$和FAPbBr $_{3}$。我们将激子态作为类氢原子在磁场中的态进行拟合，并将自由载流子的朗道能级进行拟合，得到R $^{*}$和$μ$。激子结合能的值在低温相中在14 - 25 meV的范围内，并且对于三碘化物在较高温度下显著下降，这与由这些材料制成的所有器件中的自由载流子行为一致。R $^{*}$和$μ$都与带隙近似成比例地增加，并且质量值0.09-0.117 m $_{0}$与能带结构的简单\textbf{k.p}微扰方法一致，该方法可以概括为预测该钙钛矿材料家族的其他成员的有效质量和结合能的值。
Accurately described excitonic properties of transition metal dichalcogenide heterobilayers (HBLs) are crucial to comprehend the optical response and the charge carrier dynamics of them. Excitons in multilayer systems posses inter or intralayer character whose spectral positions depend on their binding energy and the band alignment of the constituent single-layers. In this study, we report the electronic structure and the absorption spectra of MoS$_2$/WS$_2$ and MoSe$_2$/WSe$_2$ HBLs from first-principles calculations. We explore the spectral positions, binding energies and the origins of inte…
Exciton-optical-phonon coupling: comparison with experiments for ZnO quantum wells
通过测量从5 K到室温的吸收光谱，研究了ZnO量子阱中激子的线宽随温度的变化。我们从实验上推导了激子-纵光学（LO）声子耦合强度，结果表明耦合强度随阱宽的减小而减小。这种减少解释约束诱导增强激子结合能通过比较计算耦合强度的结合能依赖性。
Absorption and emission of pristine-like semiconducting monolayers of BN, AlN, GaN, and InN are here systematically studied by ab-initio methods. We calculate the absorption spectra for in-plane and out-of-plane light polarization including quasiparticle and excitonic effects. Chemical trends with the cation of the absorption edge and the exciton binding are discussed in terms of the band structures. Exciton binding energies and localization radii are explained within the Keldysh model for excitons in two dimensions. The strong excitonic effects are due to the interplay of low dimensionality, …
Giant enhancement of exciton radiative lifetime by ferroelectric polarization: The case of monolayer TiOCl$_2$
本研究通过第一性原理计算发现，单层铁电TiOCl2中自发极化通过内建电场削弱激子结合但结构畸变激活暗激子，使结合能减半而寿命增40倍，为铁电调控激子动力学提供新思路。
Exciton effects in optical absorption spectra of boron-nitride (BN) nanotubes
研究了单壁氮化硼纳米管中的激子效应。库仑相互作用的带隙，光学间隙和激子的结合能的依赖关系进行了讨论。在跃迁积分t=1.1eV时，（5，0）纳米管的光学带隙为6eV。激子的结合能为0.50eV。这个能量与其他理论研究的能量一致。我们发现纳米管的能隙和结合能几乎与纳米管的几何形状无关。这种新的属性是在对比的碳纳米管，显示金属和半导体性能取决于手性。
Unconventional Temperature Dependence of Exciton Diamagnetism in 2D Ruddlesden-Popper Lead Halide Perovskites
本研究发现二维Ruddlesden-Popper钙钛矿中激子半径随温度升高而减小，导致室温下激子结合能显著增加，与3D钙钛矿的猝灭现象形成对比。
Fractional Dimensional Approach to Dielectric Tuning Effects on Excitonic Parameters in 2D semiconductor materials
本文提出分数维方法，用于在变化介电环境中快速准确计算二维半导体WS₂单层的激子结合能与准粒子带隙，并通过调谐介电常数实现显著能量调控，验证了方法的普适性与高效性。
Molecular-beam epitaxy of monolayer and bilayer WSe2: A scanning tunneling microscopy/spectroscopy study and deduction of exciton binding energy
对二维过渡金属二硫属化物的兴趣促使了最近的一些努力，即使用分子束外延来外延生长这些材料的双金属层。然而，单层和双层WSe 2，过渡金属二硫属化物家族的重要成员，通过分子束外延方法的生长仍然未知，可能是因为难以从元素源产生钨通量。在这项工作中，我们提出了一个扫描隧道显微镜和光谱研究的分子束外延生长的WSe 2单层和双层，显示原子级平坦的外延膜，没有域边界缺陷。这与通过相同方法生长的外延MoSe 2膜形成对比，其中存在致密的畴边界缺陷网络。同一样品的单层和双层WSe 2域的扫描隧道光谱测量揭示，不仅从单层到双层的膜厚度增加时的带隙变窄，但也带弯曲效应跨越单层和双层域之间的边界。这种能带弯曲似乎是由双层岛的步骤处的边缘状态决定的。最后，将扫描隧道光谱测量的电子带隙与光致发光测量的激子发射能进行了比较，并由此估算了单层和双层WSe_2/MoSe_2中激子的结合能.
The Binding Energy of Triplet Excitons in Non-Fullerene Acceptors: The Effects of Fluorination and Chlorination
本研究结合极化连续介质模型与最优调控范围分离杂化泛函，探究氟化/氯化对非富勒烯受体三重态激子的影响，发现氯化更能降低单三重态能隙与三重激子结合能，为提升太阳能收集效率提供新策略。
Excitons play major roles in optical processes in modern semiconductors, such as single-wall carbon nanotubes (SWCNTs), transition metal dichalcogenides, and 2D perovskite quantum wells. They possess extremely large binding energies (>100~meV), dominating absorption and emission spectra even at high temperatures. The large binding energies imply that they are stable, that is, hard to ionize, rendering them seemingly unsuited for optoelectronic devices that require mobile charge carriers, especially terahertz emitters and solar cells. Here, we have conducted terahertz emission and photocurrent …
Bandgap renormalization and excitonic binding in T-shaped quantum wires
利用密度泛函理论计算了调制掺杂和门控的T型量子线的电子结构。我们计算的带隙重正化作为一个函数的导带电子的密度，诱导的施主层和/或栅极，为conventionally不变的线，将所有的增长和几何性质的结构完全。我们发现，大部分的带隙重正化来自交换相关效应，但也有一个小的移动，电子和空穴之间的波函数演化的差异的结果。我们计算的结合能的激子在电线，打破平移不变性，使用一个更简单的，圆柱形模型的电线。对于单个空穴和密度为n_e的一维电子气，激子结合能的屏蔽近似地补偿了带隙重整化，表明复合能随n_e近似地保持恒定，与实验一致。我们发现，屏蔽的性质，在我们的非线性模型中处理，是显着不同的各种线性屏蔽处理，和自由载流子状态与束缚电子状态的正交性有着深远的影响的屏蔽电荷。我们发现，对于密度不超过3 × 10^6 cm^{-1}的所有密度，电子和空穴都保持束缚状态，而且，随着n_e从零开始增加，可以形成三电子甚至“四电子”。
Effect of dynamical screening in the Bethe-Salpeter framework: Excitons in crystalline naphthalene
本文在Bethe-Salpeter框架中引入动力学屏蔽效应，以萘晶体为例比较两种近似与精确对角化方法，发现动力学修正约占激子结合能15%，并提出有效屏蔽模型以高效近似复杂材料中的动力学效应。
Estimating Excitonic Effects in the Absorption Spectra of Solids: Problems and Insight from a Guided Iteration Scheme
计算固体光谱的一个主要障碍是在依赖于时间的密度泛函理论中缺乏捕获激子效应的可靠近似。我们表明，在这个框架内，使用简单的近似强约束电子空穴对的可信预测仍然是一个挑战，现有的有前途的结果必须重新审视。推导出一组解析公式，并对难点进行了分析和说明。我们推导出一个替代的近似迭代方案的指导下，以前可用的知识，显着提高激子结合能的描述。最后，我们展示了如何可以“读取”激子结合能从光谱中确定的无规相位近似，没有任何进一步的计算。
We employ quasiparticle path integral molecular dynamics to study how the excitonic properties of model semiconductors are altered by electron-phonon coupling. We describe ways within a path integral representation of the system to evaluate the renormalized mass, binding energy, and radiative recombination rate of excitons in the presence of a fluctuating lattice. To illustrate this approach, we consider Fröhlich-type electron-phonon interactions and employ an imaginary time influence functional to incorporate phonon-induced effects nonperturbatively. The effective mass and binding energies ar…
Quasiparticle and Excitonic Structures of Few-layer and Bulk GaSe: Interlayer Coupling, Self-energy, and Electron-hole Interaction
本研究通过GW加Bethe-Salpeter方程计算，系统分析少层到体相GaSe的激子特性，揭示层间耦合对能带和光致发光的调控机制，解释实验差异。
Exciton Effects in Optical Absorption of Boron-Nitride Nanotubes
研究了单壁氮化硼（BN）纳米管中的激子效应。通过改变锯齿形纳米管的手性指数，计算了其线性吸收光谱。我们考虑了原子能在硼和氮位置的扩展哈伯德模型。激子效应的计算使用组态相互作用技术。库仑相互作用的带隙，最低激子能量，激子的结合能的依赖进行了讨论。在跃迁积分t= 1.2eV时，（5，0）纳米管的光学带隙为6eV.对于这些参数，激子的结合能为0.50 eV。这个能量与其他理论研究的能量一致。我们发现，能隙和结合能几乎与纳米管的几何形状无关。这种新的属性是在对比的碳纳米管，显示金属和半导体性能取决于手性指数。
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