High energetic excitons in carbon nanotubes directly probe charge-carriers
理论预测了一维（1D）激发态动力学的特殊特征，这些特征很难在实验中观察到。单壁碳纳米管（SWNTs）是一个很好的近似一维量子限制，由于其非常高的纵横比和低密度的缺陷。在这里，我们使用超快光学光谱探测光生载流子（6，5）半导体单壁碳纳米管。我们确定的瞬态能量转移的高度极化的S33过渡作为一个敏感的指纹的载流子在单壁碳纳米管。通过测量相干声子的振幅分布，我们得到了斯塔克位移的精确估计，并讨论了S33激子跃迁的结合能。由此，我们推断，即使在泵浦第一激子S11时，也以相当大的量子产率瞬时形成载流子。的光生电荷载流子的人口的衰减是很好地描述了一个模型的孪生复合在1D中，表明初始的载流子分离的激子相关长度的相同的顺序。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall
Signatures of four-particle correlations associated with exciton-carrier interactions in coherent spectroscopy on bulk GaAs
瞬态四波混频的块状GaAs的主要带间跃迁的宽带激发条件下的研究，使四粒子相关性与简并（激子-激子）和非简并（激子-载流子）相互作用进行研究。真实的二维傅里叶变换光谱（2DFTS）揭示了一个复杂的响应，在重空穴激子发射能量的变化与吸收能量，范围从对角线上的色散，通过吸收低能量带间跃迁的色散与带隙以上的带间跃迁高相反的符号。使用多体效应增强的多级模型的模拟提供了极好的协议与2DFTS实验，并表明，激发诱导的退相（EID）和激发诱导的位移（EIS）影响简并和非简并相互作用等效，具有较强的激子-载流子耦合相对于激子-激子耦合约一个数量级。这些模拟还表明，EID效应是三倍强于EIS的半导体的相干响应。
2016-05-20 cond-mat.mes-hall
Autoionization and dressing of excited excitons by free carriers in monolayer WSe2
我们用实验证明了在单层半导体中，由自由载流子组成的连续可调费米海对激子激发态的修饰。它代表了一种不寻常的情况下，两个粒子激发的带电激子以前无法在传统的材料系统。我们确定激发态trions，准确地确定其结合能在零密度限制的电子和空穴掺杂制度，并观察新兴的多体现象在升高的掺杂。结合实验和理论，我们获得访问激子内耦合促进自由载流子的相互作用。我们提供了准粒子自电离过程的证据，这是原子系统中激发态唯一的散射途径。最后，我们证明了一个完整的转移的光跃迁强度从激发激子到修饰激子，费米极化子，以及相关的光发射从他们的非平衡人口。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall
Biexciton, single carrier, and trion generation dynamics in single-walled carbon nanotubes
本文研究了半导体单壁碳纳米管中的自由载流子光生和多载流子束缚态，如双激子和三离子（电离激子）。用飞秒脉冲进行的泵浦和探测测量揭示了载流子之间的强库仑相互作用对它们的动力学的影响。双激子形成的激子人口的光跃迁的结果在诱导的吸收线（结合能130毫电子伏）。激子-激子湮灭过程显示出在高密度下朝向可以从纳米管驱逐载流子的俄歇过程演变。剩余的载流子由于形成三电子而引起诱导吸收（结合能190 meV）。这些特征显示了激子和自由载流子种群的动态。
2013-02-06 cond-mat.mes-hall
Anomalously Enhanced Diffusivity of Moiré Excitons via Manipulating the Interplay with Correlated Electrons
本研究通过调控TMDC莫尔超晶格中激子与关联载流子的相互作用，发现在费米液体态下激子扩散率随载流子密度增加而显著增强，并在莫特绝缘体态附近实现数个数量级的提升，为新型激子器件提供了新思路。
2024-10-15 cond-mat.mes-hall
Nonlinear behaviour of the nonradiative exciton reservoir in quantum wells
激子和自由载流子形成一个无辐射的大波矢库，由于激子-激子和激子-载流子的相互作用，它可以强烈地影响亮激子的性质。在目前的工作中，准粒子在不同的面密度的水库的动力学实验研究在GaAs/AlGaAs量子阱中使用的激子共振的非辐射加宽的时间分辨反射光谱。水库的人口控制的激发功率或所研究的结构的温度。在较早开发的模型的框架中定量分析动力学[Kurdyubov等人，物理修订版B { \bf 104}，035414（2021）]。该模型考虑了几个动态过程，如光激发激子散射到水库，激子解离成自由载流子和相反的过程，载流子诱导激子散射到光锥耗尽水库，热激活的非辐射损失的载流子。我们已经发现，这些过程的竞争导致了高度非线性动力学的水库激子，虽然它们的密度远低于激子莫特跃迁密度。特征率的过程和它们的依赖关系的激励功率和温度的确定。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall
Exciton dynamics in atomically thin MoS2: inter-excitonic interaction and broadening kinetics
我们报告超快泵浦探测光谱研究激子动力学在原子薄二硫化钼。光谱和时间分辨的测量进行调查的两个重要的直接间隙激子（A和B）的相互作用动力学及其相关的增宽动力学。这两种激子表现出强关联的激子间动力学，其中瞬态蓝移激子吸收源于内部A-B激子相互作用。所观察到的复杂的光谱响应是由激子碰撞引起的线宽加宽; B激子线宽的加宽反过来降低了A激子的峰值光谱振幅。在B激子能量的共振激发揭示了激子间散射在确定加宽动力学中比自由载流子散射起着更重要的作用。
2013-08-09 cond-mat.mes-hall
Wannier-Function-Based Approach to Coupled Exciton-Phonon-Photon Dynamics in Two-Dimensional Semiconductors
本文提出基于Wannier轨道投影的多体理论框架，研究二维半导体中载流子、激子、声子与光子的耦合动力学，并在单层MoSe₂中揭示双声子关联对非马尔可夫效应和准粒子建立的关键作用。
2025-03-17 cond-mat.mes-hall
Exciton scattering model of carrier multiplication in semiconductor nanocrystals
采用激子散射方法系统地研究了半导体纳米晶体中载流子倍增效应。利用投影算子，我们减少了库仑耦合多激子动力学的散射动力学的空间跨越单和双激子状态。我们推导出一个封闭的一组方程确定的散射矩阵元素。这使我们能够解释CM动力学作为一系列的奇数阶带间散射事件。利用时间相关的密度矩阵形式，我们提供了一个严格的描述有限时间泵浦脉冲引起的CM动力学。在这种方法中，单激子和双激子光生过程和随之而来的人口弛豫处理在同一基础上。这种方法提供了一个框架，数值计算和比较与每个过程相关的量子效率。在应用方面，考虑了弱带间库仑耦合的极限。最后，我们证明了三个以前使用的理论模型可以恢复为我们的激子散射模型的限制情况。
2010-07-13 cond-mat.mes-hall
Optical orientation of excitons and charged carriers in MAPbI$_3$ perovskite single crystals in the orthorhombic phase
本文在1.6 K下研究正交相MAPbI3钙钛矿单晶中激子与载流子的光取向，测得激子取向度达85%、电子和空穴g因子分别为2.83和0.54，并证明Dyakonov-Perel自旋弛豫机制在该体系中不活跃。
2025-02-07 cond-mat.mes-hall
Real-time GW: Toward an ab initio description of the ultrafast carrier and exciton dynamics in two-dimensional materials
我们证明了$GW$方法的时间线性标度公式的可行性[物理评论快报。{ \bf 124}，076601（2020）]，用于光驱动二维材料的{ \it ab initio}模拟。在Bloch态的基础上，推导了含时的$GW$方程，并进行了数值求解。我们解决光激发石墨烯中的载流子倍增和弛豫问题，并发现与马尔可夫玻尔兹曼方法预测的典型指数行为的偏差。对于共振泵浦的半导体，我们发现了一个自维持的屏蔽级联，导致相干激子的莫特跃迁。我们的研究结果提请注意的重要性，非马尔可夫和动态屏蔽效应的平衡现象。
2021-09-30 cond-mat.mes-hall
Ultrafast charge carrier separation in Potassium-intercalated endohedral metallofullerene Sc$_3$N@C$_{80}$ thin films
分子材料已经成为用于光伏和光捕获应用的高度可调材料。这类材料最严峻的挑战是束缚电子-空穴对中电荷载流子的捕获，这严重限制了自由载流子的产生。在这里，我们证明了显着的修改后的激子动力学的薄膜的内嵌金属富勒烯复合物碱金属插层。对于Sc $_3$ N@C $_{80}$薄膜的示例性情况下，我们表明，钾嵌入导致在一个额外的弛豫通道的光激发的电荷转移激子，防止捕获激子在一个长寿命的Frenkel激子样状态。相反，K嵌入导致超快激子解离，最有可能与自由载流子的产生相一致。通过这种方式，我们提出了碱金属掺杂的分子膜作为一种新的方法，以提高光伏材料中的光-载流子转换效率。
2020-02-11 cond-mat.mes-hall
Kinetics of indirect excitons in the optically-induced exciton trap
本文报道了光诱导激子陷阱中间接激子低温气体的动力学。激子在激光激发的区域被发现迅速-在4 ns内-冷却到晶格温度T = 1.4 K，而在陷阱中心的激子被发现是冷的-基本上在晶格温度-即使在激发脉冲。激子到陷阱中心的加载时间约为40 ns，比冷却时间长，但比间接激子的寿命短。所观察到的时间层次是有利于创建一个密集和冷激子气体中的光诱导陷阱和原位控制的气体通过改变激子重组前的空间和时间的激发分布。
2007-06-28 cond-mat.mes-hall
Effect of free carriers and impurities on density of states and optical spectra of two-dimensional magneto-excitons
采用精确对角化方法计算了弱掺杂窄量子阱在强磁场中的态密度和吸收谱。系统包含一个电子-空穴对与没有额外的，第二个电子进行了比较。在DOS中，激子-电子相互作用被示出填充朗道能级之间的间隙，并产生额外的离散峰对应于绑定trion状态。在吸收中，与额外的自由电子的相互作用不会引起主要的激子峰的移位或重整化。然而，它会导致在最低或更高的朗道水平与结合trions额外的，较弱的峰。计算还补充了强磁场中二维空穴和电子的实验光致发光和光致发光激发研究。
2006-09-06 cond-mat.mes-hall
Molecular screening effects on exciton-carrier interactions in suspend carbon nanotubes
光致发光光谱测量进行悬浮的碳纳米管的场效应配置，光致发光光谱的栅极电压依赖性进行比较的原始状态和分子吸附状态的纳米管。我们量化的分子屏蔽效应上的三重子结合能，通过确定明亮的激子和三重子的两个状态的发射能量之间的能量分离。的电压依赖性示出较窄的电压区域的恒定的光致发光强度的吸附状态，一致的电子带隙的减少，由于屏蔽效应。电荷中性点被发现移动后分子吸附，这表明在纳米管化学势或接触金属功函数的变化。
2018-06-29 cond-mat.mes-hall
Low temperature kinetics of 2D exciton gas cooling in quantum well bilayer
我们研究了玻色粒子与三维声子相互作用的二维玻色气体冷却动力学。在低温下，声子发射被能量和动量守恒所禁止。我们表明，粒子-粒子散射和杂质散射有助于玻色气体冷却。
2001-03-18 cond-mat.mes-hall
Composite boson many-body theory for Frenkel excitons
我们提出了一个多体理论的Frenkel激子，考虑到他们的复合性质。我们的方法是基于四个类似于我们以前提出的Wannier激子的激子。它们使我们能够计算任何物理量处理$N$激子的“泡利散射”的载体交换的情况下，载体相互作用和“相互作用散射”的载体交换的情况下。我们发现，Frenkel激子有一个新的“转移辅助交换散射”，具体到这些激子。它来自于局域原子态之间的间接库仑过程。这些间接的过程，在Wannier激子的情况下通常被称为“电子-空穴交换”，并且最常被忽视，对于Frenkel激子至关重要，因为它们是唯一负责激发转移的过程。我们还表明，尽管Frenkel激子是由电子和空穴在同一个原子位置上组成的，所以我们可以天真地把它们看作基本粒子，但它们肯定是复合物体，它们的复合性质通过各种性质显现出来，并不总是容易猜测的。因此，目前弗伦克尔激子的多体理论对于安全地解决它们的多体物理学来说是非常有价值的，就像有机半导体中的非线性光学效应一样。
2009-01-30 cond-mat.mes-hall
Memory and correlation effects in the exciton-phonon kinetics
研究了激子-声子动力学引起的量子阱带间吸收的记忆效应和关联效应。它们可以追溯到第二玻恩理论中产生的自能的频率依赖性和矩阵特征。结果发现，峰间吸收增加的情况下，在这种记忆和相关效应被忽略。
2006-04-05 cond-mat.mes-hall
Long valley lifetime of free carriers in monolayer WSe2
过渡金属双硫族化合物（TMD）单层膜具有谷自由度、巨自旋轨道耦合和自旋谷锁定等特点。这些奇异的性质激发了人们探索其在概念自旋电子学、谷电子学和量子计算中潜在应用的努力。在所有奇异方向中，自旋和/或谷极化的长寿命是关键的。目前的谷动力学研究主要集中在带边激子的光学响应，由于增强的库仑相互作用在二维。自由载流子的谷寿命仍不明确。在这项工作中，我们使用时间分辨克尔旋转光谱探测单层钨二硒化物中激子和自由载流子的谷动力学。自由载流子的谷寿命在70 K时约为2 ns，比激子的约2 ps长约3个数量级。自由载流子谷寿命的延长证明了交换作用在光激发中占主导地位。泵浦-探测光谱还揭示了单层WSe 2中的激子结合能为0.60 eV。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall
Upconverted electroluminescence via Auger scattering of interlayer excitons in van der Waals heterostructures
载流子-载流子相互作用的有趣物理学同样影响发光器件的操作，激发了对高密度激发载流子的半导体结构的研究，这是在大泵浦速率或具有长寿命电子-空穴对的系统中可达到的极限。通过向WSe $_2$ /MoS $_2$ II型异质结构中电注入载流子，我们建立了大量典型的光学沉默层间激子。在这里，我们揭示了它们的发射光谱，并表明发射能量是可调的所施加的电场。当通过在WSe $_2$和MoS $_2$之间引入hBN间隔物来抑制辐射复合速率而进一步增加粒子数时，俄歇型和激子-激子湮灭过程变得重要。这些过程被跟踪的上转换发射的观察表明，在非辐射俄歇过程中获得能量的激子可以恢复和辐射重组。
2019-05-24 cond-mat.mes-hall
Nonradiative Recombination of Excitons in Carbon Nanotubes Mediated by Free Charge Carriers
自由电子或空穴可以介导碳纳米管中激子的非辐射复合。激子和载流子的准一维性质所产生的运动学约束导致该过程的热激活势垒。然而，模型计算表明，由自由电子介导的复合速率与两激子复合的速率是相同的数量级。少量的掺杂可能有助于在碳纳米管中观察到的短激子寿命和低量子产率。
2008-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-circular semiconductor nanorings of type I and II: Emission kinetics in the exciton Aharonov-Bohm effect
研究了I型和II型半导体纳米环中激子的跃迁能和振子强度随磁场的变化。与II型纳米环的圆形（同心）形状的轻微偏离给出了Aharonov-Bohm振荡的更好的可观察性，因为基态总是光学活性的。动力学方程的激子占领解决声学声子散射作为主要的弛豫过程，和吸收和发光光谱计算显示偏离平衡。非辐射激子衰减的存在导致了与磁场的集成光致发光的淬灭。
2007-09-17 cond-mat.mes-hall
Cooling of radiative quantum-dot excitons by terahertz radiation: A spin-resolved Monte Carlo carrier dynamics model
我们建立了一个理论模型来分析Yusa等人[Proc.24thICPS，1083（1998）]报道的太赫兹辐射下辐射量子点（QD）激子的反常冷却。我们对应变和压电场进行了三维建模，计算了应变诱导量子点的三维态密度。在此基础上，我们建立了一个自旋相关的蒙特卡罗模型，描述了量子点带内弛豫受太赫兹辐射调制时的载流子动力学。我们表明，太赫兹辐射引起的应变诱导量子点的空穴从暗态到辐射态的共振转移。该过渡包括空穴从压电电位最小值到变形电位最小值的空间转移。这种现象强烈地增强了量子点的基态发光，但牺牲了来自更高态的发光。我们的模型还再现了量子点基态发光的延迟闪光，太赫兹辐射激活后，甚至$\sim1$ s的载流子产生。我们的模拟提出了一个更普遍的可能性，以冷却辐射激子子系统的光电子器件。
2007-03-27 cond-mat.mes-hall
Influence of free carriers on exciton ground states in quantum wells
在无规相位近似下，研究了零磁场下准二维电子掺杂量子阱中自由载流子对激子基态的影响。考虑了激子-电荷-密度相互作用和Hartree-Fock电子-电子交换相互作用引起的非弹性散射过程的影响。相空间填充的效果被认为是使用近似的方法。计算结果与实验数据进行了比较。
2013-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Excitonic effects in two-dimensional semiconductors: Path integral Monte Carlo approach
新型2D半导体最显著的特征之一（例如，过渡金属二硫属化物单层或磷烯）是载流子之间的强库仑相互作用，导致大的激子效应。特别地，这导致在光激发时形成多载流子结合态（例如，激子、三激子和双激子），其可以在近室温下保持稳定并且显著地有助于这种材料的光学性质。本文采用路径积分蒙特卡罗方法对二维半导体中多载流子束缚态的性质进行了数值研究。具体来说，我们已经准确地调查和制表的依赖性的单激子，trion和双激子的结合能的电介质屏蔽的强度，包括非常强和非常弱的屏蔽的极限情况。这项工作的结果是潜在的有用的实验数据分析和基准的理论和计算模型。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall
Efficient transport kinetics of indirect excitons in van der Waals heterostructure
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本文通过实验发现范德华异质结构中间接激子具有反常的高迁移率，表明在面内无序存在下仍可实现高效输运，与间接激子超流性预测一致。
2026-05-30 cond-mat.mes-hall
Ballistic spin transport in exciton gases
传统的自旋电子学依赖于载流子的自旋输运，例如半导体晶体中的电子。这带来了几个并发症：泡利原理阻止载流子以相同的速度移动;库仑排斥导致电子流的快速退相。自旋光电子学是传统自旋电子学的一种有价值的替代方法。在自旋光电子器件中，自旋电流由电中性的玻色子准粒子：激子或激子-极化激元携带。它们可以形成高度相干的量子液体，并在宏观距离上携带自旋。付出的代价是玻色子自旋载流子的有限寿命。我们提出的激子弹道自旋输运理论，它可以应用到一系列的系统，其中玻色子自旋输运已被报道，特别是间接激子耦合GaAs/AlGaAs量子阱。我们描述了电子和空穴的自旋轨道相互作用对激子自旋的影响，解释了外磁场引起的塞曼效应，激子共振的长程和短程交换分裂.我们还考虑了激子的非线性输运，讨论了激子自旋电流、极化电流和自旋电导率的定义。
2013-11-06 cond-mat.mes-hall
Kinetics of the inner ring in the exciton emission pattern in GaAs coupled quantum wells
我们报告的激子发射模式的内环的动力学。发现在激光激发开始之后的内环的形成时间为约30 ns。内环也被发现在激光终止后4 ns内消失。后一个过程伴随着光致发光（PL）强度的跳跃。PL跳跃的空间依赖性表明，即使在激光激发期间，激光激发区域（包括内环区域）之外的激子也被有效地冷却至晶格温度。环的形成和消失的激子运输和冷却方面的解释。
2009-09-04 cond-mat.mes-hall
Semiclassical kinetic equations for composite bosons
针对激子作为复合粒子而非理想玻色子的特性，推导其半经典玻尔兹曼方程以解决粒子数不守恒问题，分析复合统计对热化过程的影响。
2024-11-27 cond-mat.mes-hall
Radiative properties of multi-carrier bound excitons in GaAs
半导体中的激子由于自旋相关的振子强度和不同复合路径之间的干扰而可以具有多个寿命。此外，应变和对称性效应可以通过去除简并来进一步修改寿命。我们提出了一个方便的形式主义预测的光学性质的${k=0}$激子与任意数量的载流子在不同的对称环境。使用这种形式主义，我们预测三个不同的寿命为中性受主束缚激子在GaAs中，并证实了这一预测，通过偏振相关和时间分辨的光致发光实验。我们发现受体束缚激子寿命为${T_o (1,3,3/4)}$，其中${T_o = (0.61 \pm 0.12) \text{ns}}$。此外，我们提供了一个估计的内级和级间激子自旋弛豫率。
2014-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Valley entanglement of excitons in monolayers of transition-metal dichalcogenides
我们发现，激子和自由载流子在K和K'谷的过渡金属二硫属化物单分子膜可以纠缠相对于其谷自由度通过吸收线性偏振单光子。这种效应不需要K和K'激子之间的任何相互作用，这与通过量子系统之间的耦合介导的传统纠缠机制（例如，非线性光学相互作用中的光子纠缠）。激子和自由载流子的谷纠缠可以通过测量它们的光致发光的偏振或在所施加的面内DC偏压下的光电流的波动来验证。
2015-03-21 cond-mat.mes-hall
Optically discriminating carrier-induced quasiparticle band gap and exciton energy renormalization in monolayer MoS2
单层二硫化钼中的光电激发体现从电可调，库仑自由载流子和激子多体现象的层次。然而，由于相互竞争的光电效应和相互依赖的性质之间的复杂平衡，研究这些现象背后的基本相互作用（对于多体物理探索和器件应用都至关重要）带来了挑战。在这里，光学检测绑定和自由载流子的光激发被用来直接量化载流子引起的准粒子带隙和激子结合能的变化。结果明确解开的竞争效应，并突出长期的理论预测的大载流子诱导的带隙和激子重整化的二维半导体。
2017-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exciton dynamics in GaAs/(Al,Ga)As core-shell nanowires with shell quantum dots
利用连续波和时间分辨光致发光光谱和光致发光激发光谱研究了GaAs/（Al，Ga）As核壳纳米线中激子的动力学行为。纳米线壳层中Al的强烈偏析导致了富Ga夹杂物的形成。在10 K下，观察到与这些壳量子点相关的强发光。壳层量子点中激子的平均辐射寿命为1.7ns。我们发现激子可以隧穿到邻近的壳层量子点和非辐射点缺陷。我们调查的动态变化的载流子在壳随着温度的升高，特别强调的载体从壳的纳米线的核心转移。最后，我们讨论了载体本地化的基础研究和光电应用的基础上的核-壳III-As纳米线的（Al，Ga）As壳的影响。
2016-08-04 cond-mat.mes-hall
Combined impact of entropy and carrier delocalization on charge transfer exciton dissociation at the donor-acceptor interface
已经提出了几种电荷转移激子（CTE）模型来解释其在施主-受主（DA）界面处的解离。然而，其背后的物理原理仍在争论之中。在这里，我们推导出温度（$T$）依赖的紧束缚模型的电子空穴对在DA界面。主要发现是在临界$T$处存在定域-离域转变，这可以解释CTE解离。本研究强调了熵（有限- $T$）和载流子离域在CTE解离中的组合效应。
2016-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-balancing luminescence kinetics of charged excitons in WS$_2$ monolayer
Ioffe Institute（约费研究所）
该研究揭示WS$_2$单层中激子、双激子及带电态形成相互作用的整体，暗三重子长寿命贡献增强发光，自洽速率方程模型成功复现温度依赖动力学。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall
Optical probing of Wigner crystallization in monolayer WSe$_2$ via diffraction of longitudinal excitons
ITMO University（ITMO大学）；Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)（莫斯科物理科学与技术学院（国立研究大学））；Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Laboratory of Programmable Functional Materials, Center for Neurophysics and Neuromorphic Technologies（可编程功能材料实验室，神经物理与类脑技术中心）；Moscow Center for Advanced Studies（莫斯科高级研究中心）；Queen’s University（女王大学）
研究通过纵向激子衍射观测单层WSe₂中威金斯晶体化现象，揭示了TMDs中价带电子相关相的光学探测机制。
2026-04-19 cond-mat.mes-hall
Transient terahertz spectroscopy of excitons and unbound carriers in quasi two-dimensional electron-hole gases
我们报告了一个全面的实验研究和详细的模型分析的太赫兹介电响应和密度动力学的激子和未结合的电子-空穴对在GaAs量子阱。以绝对单位给出了1 s与高能激子和连续谱能级之间激子内跃迁的复值太赫兹介电函数的简洁表达式。它密切地描述了共振产生的激子的太赫兹光谱。激子电离和形成进一步探讨，太赫兹响应表现出激子内和德鲁德功能。利用一个两个组件的介电函数，我们得到的基础激子和非束缚对密度。在电离状态下，发现与Saha热力学平衡，这提供了实验验证的两个组件的分析和密度标度极好的协议。在激子形成过程中，反过来，对动力学定量描述的Saha平衡，下面的载流子冷却动力学。此外，太赫兹衍生的动力学是一致的时间分辨发光测量比较。我们的研究为通过瞬态太赫兹光谱跟踪准二维电子空穴气体的电子对密度奠定了基础。
2009-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum kinetic equations for the ultrafast spin dynamics of excitons in diluted magnetic semiconductor quantum wells after optical excitation
本文导出了激光驱动下Ⅱ-Ⅵ族稀磁半导体量子阱中激子自旋动力学的量子动力学运动方程。该模型包括磁以及载流子杂质相互作用，库仑相互作用，塞曼条款，和轻物质耦合，允许一个明确的治疗任意激发脉冲。基于动力学控制的截断方案，考虑到在产生的激光场的运动方程的二阶的贡献。载流子和杂质子系统之间的相关性处理的相关展开的框架内。对于消失的磁场，量子动力学方程的马尔可夫极限在激子基础上制定符合现有的理论基础上费米的黄金法则。对于在$1s$激子共振激发的窄量子阱，数值量子动力学模拟显示明显偏离马尔可夫行为。特别是，自旋衰减最初约一半的马尔可夫速率和非单调衰减的形式的过冲高达$10\,\%$的初始自旋极化的预测。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall
Energy renormalizations of resident carriers and excitons in transition metal dichalcogenide monolayers
University of Rochester（罗切斯特大学）
研究了过渡金属二硫化物单层中驻留载流子和激子的能量重整化，通过电子电荷掺杂WSe₂单层的实验，揭示了动态屏蔽数学在该材料中的重要性。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Observation of the exciton Mott transition in the photoluminescence of coupled quantum wells
耦合量子阱中的间接激子具有长的辐射寿命，并形成冷准二维布居，适合于研究集体量子效应。在这里，我们报告的观察激子莫特过渡从绝缘（激子）到导电（电离电子-空穴对）相，这是逐渐发生的载流子密度和温度的函数。从光谱和时间分辨的光致发光测量推断的过渡周围的$2\times10^{10} \mathrm{cm}^{-2}$的载流子密度和温度的$12-16 \mathrm{K}$。外加电场通过量子限制斯塔克效应来调节跃迁的动力学。我们的研究结果提供了证据的激子莫特过渡的渐进性质。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall
Polarons in semiconductor quantum-dots and their role in the quantum kinetics of carrier relaxation
虽然含时微扰理论表明在半导体量子点中载流子-声子散射效率低，但我们证明了载流子-声子相互作用的量子动力学描述预测了快速载流子捕获和弛豫。所考虑的过程在自由载流子能量方面不满足能量守恒，因为局域量子点态的极性耦合强烈地改变了这一图像。
2005-01-20 cond-mat.mes-hall
Harnessing Exciton-Exciton Annihilation in Two-Dimensional Semiconductors
二维半导体中强的多体相互作用导致激子-激子湮灭。预计该过程将导致产生未结合的高能载流子。在这里，我们报告了一个非常规的光响应的范德华异质结器件产生有效的EEA。我们的异质结构，这是由单层过渡金属二硫属化物（TMD），六方氮化硼（hBN），和几层石墨烯，表现出光电流时，光激发载流子具有足够的能量，以克服高能势垒的hBN。有趣的是，我们发现，该设备具有适度的光电流量子效率，即使当半导体TMD层在其地面激子共振激发，尽管高激子结合能和大的传输势垒。使用从头计算，我们表明，EEA产生高能量的电子和空穴与不均匀分布的能量取决于散射条件。我们的研究结果突出了EEA在确定二维半导体光电子器件的光响应中的主导作用。
2020-04-18 cond-mat.mes-hall
Enhanced spin lifetimes in a two dimensional electron gas in a gate-controlled GaAs quantum well
利用共振超快双色克尔旋转谱研究了20 nm宽调制掺杂GaAs单量子阱中激子、三电子和电子自旋动力学。激子和trions选择性地检测共振探测脉冲，而它们的相对光谱权重是通过调节栅极电压来控制的，该栅极电压调谐载流子密度。调整载流子密度对二维电子气的自旋衰减时间有显著的影响。自旋衰减时间可以增强的3倍，在量子阱中的中间载流子浓度，激子和trions共存的系统。此外，我们还探讨了通过载流子密度来调节电子气g因子的能力。
2016-05-05 cond-mat.mes-hall
Tightly-bound and room-temperature-stable excitons in van der Waals degenerate-semiconductor Bi4O4SeCl2 with high charge-carrier density
本研究通过红外光谱、电输运、从头计算和角分辨光电子能谱等手段，在范德华简并半导体Bi4O4SeCl2中发现了室温稳定的紧束缚激子，其结合能约375 meV，载流子浓度高于Mott密度，为高掺杂体系中的激子光电器件开发奠定了基础。
2023-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin blockades to relaxation of hot multi-excitons in nanocrystals
纳米晶体中的基本电子物理过程，如载流子冷却、多激子产生、俄歇复合等的速率，通过监测最低激子带的瞬态占据来确定。基本假设是热载流子迅速弛豫到它们的最低量子能级。使用飞秒瞬态吸收光谱在CdSe/CdS纳米点，我们挑战这一假设。结果表明，在含有冷激子“旁观者”的纳米点中，\emph{only half of the photoexcited electrons}直接弛豫到带边，由于泡利不相容，其互补半峰被阻挡在激发态能级.完全弛豫仅在\textasciitilde 15 ps后发生，因为被阻挡的电子翻转自旋。这种新颖的自旋阻塞效应可能为多激子能量耗散的瓶颈机制提供了长期寻求的关键。
2018-10-07 cond-mat.mes-hall
Many-Body Theory of Trion Absorption Features in Two-Dimensional Semiconductors
最近的光学研究表明，单层过渡金属十硫属化物的激子吸收特性分裂成两个广泛分离的峰值在有限的载流子密度。额外的峰通常归因于三电子的存在，即两个电子和一个空穴或一个电子和两个空穴的束缚态。在这里，我们认为，在密度范围内的trion峰是很好地解决，它不能被解释为弱耦合三体系统，而适当的图片，而不是一个在其中的激子穿着与费米海的过剩载流子的相互作用。这种耦合将激子光谱分成较低能量的吸引激子-极化子分支（通常被识别为三子分支）和较高能量的排斥激子-极化子分支（通常被识别为激子分支）。我们计算了电导率的频率和掺杂依赖性，发现：（i）分裂随过量准粒子的费米能线性变化;（ii）在高载流子密度下，三电子峰占主导地位;（iii）三电子峰宽远小于激子峰宽。我们的结果与最近的实验结果吻合得很好。
2016-12-16 cond-mat.mes-hall
Kinetics of exciton photoluminescence in type-II semiconductor superlattices
研究了第二类半导体超晶格中粗糙界面处激子的衰减速率。结果表明，间接激子在平面界面复合的可能性本质上影响激子在粗糙界面的光致发光动力学。这是因为激子在平面界面处的复合与粗糙度处的复合之间存在强相关性。得到了发光动力学参数与粗糙界面统计特性之间的关系式。根据实验数据估算了GaAs/AlAs超晶格中粗糙度的平均高度和长度。
2000-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence kinetics of dark and bright excitons in atomically thin MoS$_2$
激子光谱的精细结构，包含光学允许（亮）和禁止（暗）激子状态，决定了纳米结构中的辐射效率。我们研究了时间分辨的微观光致发光在MoS $_2$单层和双层，无应变和压缩应变，在很宽的温度范围内（10-300 K）区分激子状态光学允许和禁止，无论是在自旋和动量，以及估计其特征衰减时间和贡献的总辐射强度。衰减时间被发现，无论是增加或减少，随着温度的升高，表示最低的明亮或最低的黑暗状态，分别。我们的结果明确地表明，在无应变的单层，自旋允许的状态是最低的一系列的A激子（1.9 eV）与暗态是< 2 meV高，分裂能量可以增加几倍，在压缩。相反，在双层（1.5 eV）的间接激子系列中，自旋禁阻态是最低的，低于亮态约3 meV。应变对激子光谱的强烈影响可以解释公布的数据之间的大的散射，并且必须考虑到实现所需的光学性质的2D MoS $_2$。
2021-08-03 cond-mat.mes-hall
Effective interaction dynamics of Rydberg excitons
本文利用时间分辨的双色泵浦-探测装置，以 15 ns 的分辨率研究了 Cu$_2$O 中 Rydberg 激子的时间演化，揭示了其在不同激发场景下复杂衰减动力学中的四个主要时间尺度。
2024-09-23 cond-mat.mes-hall
Efficient ionization of two dimensional excitons by intense single cycle terahertz pulses
外电场对于二维材料中激子的动力学操纵具有很强的吸引力。在这里，我们从理论上研究了太赫兹（THz）范围内强脉冲电场对单层过渡金属二硫属化物（TMD）中激子的电离。我们发现，太赫兹脉冲与现实的场强是能够电离到自由载流子的TMD中的光生激子的显着部分。因此，短THz脉冲是动态控制单层TMD中的自由载流子浓度的有效的、非侵入性的方法，这对于诸如THz调制器的应用是有用的。我们进一步证明，激子电离概率应该是实验测量的自由载流子吸收之前和之后的太赫兹脉冲。详细的结果提供了不同的TMD在各种介电环境。
2021-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charged exciton kinetics in monolayer MoSe$_2$ near ferroelectric domain walls in periodically poled LiNbO$_3$
半导体过渡金属二硫属化物的单层是探索凝聚态物质中量子现象的强涌现平台，构建具有增强功能的新型光电器件。由于它们的原子厚度，它们的激子光学响应对其介电环境高度敏感。在这项工作中，我们探讨了单层厚MoSe $_2$跨越畴壁边界的周期性极化铌酸锂$_3$的光学性质。空间分辨的光致发光实验揭示了电荷和光生中性和带电激子跨越边界的空间排序。我们的研究结果揭示了在畴壁处存在3000 kV/cm的极大面内电场的证据，其效应表现在激子解离和自由电荷和trions向相反极性畴的路由以及非直观的空间强度依赖性。通过使用漂移扩散和连续性方程对我们的结果进行建模，我们获得了与我们的观测结果非常好的定性一致性，并使用现实的材料参数解释了所观察到的空间发光调制。
2020-10-03 cond-mat.mes-hall
Tuning many-body interactions in graphene: The effects of doping on excitons and carrier lifetimes
石墨烯的光学性质受到电子-电子（e-e）和电子-空穴（e-h）相互作用的强烈影响。在这里，我们通过改变自由载流子的密度来调节这些多体相互作用。从红外到紫外的测量揭示了电子和空穴掺杂的石墨烯的光学电导率的显着变化。鞍点激子共振的位移、加宽和形状的改变反映了载流子对多体相互作用的强屏蔽，以及准粒子寿命的变化。从头计算的GW Bethe-Salpeter方程（GW-BSE），其中考虑到修改的排斥e-e和吸引e-h相互作用，提供了良好的协议与实验。了解石墨烯在广泛掺杂范围内的光学性质和高能载流子动力学对于基础石墨烯物理学和石墨烯在光子学中的新兴应用至关重要。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved optical assessment of exciton formation in mixed two-dimensional perovskite films
本文利用飞秒瞬态吸收光谱研究混合二维钙钛矿中激子形成过程，提取了各二维相的激子结合能和载流子占据数，并证实了高载流子密度下Mahan激子的存在。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Probing exciton interaction with a spatially defined charge accumulation layer in the organic semiconductor Diindenoperylene
利用有机薄膜晶体管（OTFT）的光致发光（PL）和载流子输运测量，研究了激子和载流子之间的微观相互作用。为此目的，原型有机半导体二茚并萘嵌苯（DIP）被用作活性物质。OTFT累积层提供了空间限定的电荷和光生激子的相互作用区，导致PL强度降低高达4.5%。这种效应与累积的空穴载流子密度相关，并为非辐射激子-空穴过程的横截面提供了约1.3E-10 cm 3/s的较低估计。这是合理的，这些过程优先介导的陷阱空穴。
2013-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
