Probing of Excitonic Transitions in All Inorganic Perovskite Quantum Dots (CsPbX$_3$: X= Cl, Br, I) by Magnetic Circular Dichroism Spectroscopy
本研究利用磁圆二色性光谱指认了全无机钙钛矿量子点中的激子跃迁，揭示了其异常温度依赖性及磁场下自旋-轨道相互作用，为通过热手段操控自旋推动电子和光子器件发展提供新见解。
2023-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Excitonic Properties of MSi2Z4 Monolayers
MA 2 Z4单层形成了一类新的六方非中心对称材料，具有非凡的自旋谷物理学。虽然最近只合成了两种化合物（MoSi 2N 4和WSi 2N 4），但理论预测了这种二维材料的全新家族的有趣（光）电子特性。本文从第一性原理出发，研究了MSi_2 Z_4（M = Mo，W; Z = N，P，As，Sb）化合物的带隙和能带的自旋轨道分裂的化学趋势。有效的Bethe-Salpeter方程为基础的计算显示高激子结合能。外磁场下的激子能量的演化预测提供其有效的g因子和抗磁性系数，这可以直接与实验值进行比较。特别是，大的积极的g-因子预测涉及更高的导带的激子。鉴于这些预测，MSi 2 Z 4单层产生了一个新的平台来研究激子，并有吸引力的光电子器件，也在异质结构的形式。此外，自旋轨道诱导带反转观察到最重的研究化合物，WSi 2Sb 4，其拓扑性质的标志。
2022-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Excitonic Properties of Semi-Hydrogenated Borophene Sheets
硼氢化物由于其优异的性能，包括机械柔性、多晶型和光电各向异性，引起了人们的极大兴趣。最近，一种新的半氢化硼化物，称为$α'$-4 H，在大规模的独立样品中合成，其表现出优异的空气稳定性和半导体性质。本文利用密度泛函理论（DFT）和多体微扰理论（MBPT）研究了$α'$-4 H硼酚的电子和激子光学性质。DFT结果表明，通过破坏纯$α'$ -硼氢化物的镜像对称性和增加其屈曲高度，氢化导致了轨道杂化，并在$α'$-4 H硼氢化物中打开了1.49 eV的间接带隙.在G 0 W 0、GW 0和GW理论水平下，该值分别校正为1.98、2.23和2.52 eV。从求解Bethe-Salpeter方程获得的光谱显示2.40 eV的光学带隙，其对应于具有1.18 eV的结合能的强束缚且稳定的亮激子。更重要的是，激子态对高达10%的张力是鲁棒的，其中单层是动态稳定的。我们还设计并研究了不同堆叠方式的双层$α'$-4 H硼化物。由于层与层之间的范德华相互作用较弱，双层膜可以保持单层膜的大部分结构和电子性质。我们的研究揭示了$α'$-4 H硼化物的结构，电子和光学性质背后的基本物理，并建议它作为一个非常有前途的候选人灵活的光电应用。
2021-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Ta2NiSe5: a candidate topological excitonic insulator with multiple band inversions
基于密度泛函理论研究了准一维激子绝缘体Ta 2 NiSe 5的正交相和单斜相的电子结构和拓扑性质.与以前研究的许多拓扑绝缘体中费米能级上的单宇称或能带反转不同，Ta 2NiSe 5的两相中存在多宇称和能带反转，有或没有自旋-轨道耦合，导致更复杂和拓扑非平凡的电子结构。还得到了低温单斜相的狄拉克锥型表面态。在本文中，我们证明了Ta 2NiSe 5是一个有前途的候选人作为一个三维拓扑激子绝缘体。
2022-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Coupling between ferroelectric distortions and excitonic properties in PbTiO$_3$
研究通过结合G_0W_0和Bethe-Salpeter方程计算，揭示了PbTiO$_3$中铁电畸变对激子性质和光学吸收光谱的影响。
2025-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic Instability and Electronic Property of Two-dimensional AlSb Limit
本文以最近合成的二维单层AlSb为背景，采用第一性原理计算结合Bethe-Salpeter方程，对其基态和电子性质进行了理论研究.激子不稳定性被揭示为激子结合能比相应的单电子能隙大$\sim$ 0.1 eV的结果，这是伴随着自发激子产生的多体基态的指示。考虑自旋轨道耦合是正确预测基态的必要条件。在室温下，二维单层AlSb是一个直接带隙半导体声子限制的电子和空穴迁移率都在1700 cm $^2$ /V $\cdot$ s左右。这些结果表明，单层AlSb可以为实现激子绝缘体和在下一代电子器件中的应用提供一个有前途的平台。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nature of symmetry breaking at the excitonic insulator transition: Ta$_2$NiSe$_5$
Ta $_2$ NiSe $_5$是最有前途的激子绝缘体基态材料之一。虽然一些实验观察已经解释了这种方式，发生在Ta $_2$ NiSe $_5$的对称性破缺的精确性质，电子序参量，和一个现实的微观描述的过渡机制，但是，失踪。通过基于第一性原理计算的对称性分析，我们发现了\emph{discrete}晶格对称性在跃迁处被破坏。我们确定了一个纯电子的激子性质的序参量，打破这些离散的晶体对称性，并有助于实验观察到的晶格畸变从斜方晶系的单斜相。我们的研究结果为理解和分析Ta $_2$ NiSe $_5$中的激子跃迁提供了一个理论框架，并解决了有关对称性破缺的基本问题，这些问题决定了激子绝缘相的自发形成.
2020-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Lattice fluctuations, not excitonic correlations, mediated electronic localization in TiSe$_2$
本研究结合含梯形图的自洽多体微扰理论与分子动力学，证明TiSe$_2$的绝缘性源于晶格对称性破缺及热涨落，而非激子关联。
2024-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Electronic-structure theory of crystalline insulators under homogeneous electric field
基于传统的能带理论，提出了一种描述有限均匀电场作用下晶体绝缘体电子结构的方法。导出了偏振度的表达式，将偏振度的“贝里相位”理论推广到非零场。的解决方案的特点进行了详细的研究，并与现有的微扰理论和计算方案进行了讨论。
2003-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of vibrational, electronic, and magnetic states in CrSBr
TU Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Ioffe Institute（约费研究所）；University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化工大学）
CrSBr中振动、电子和磁态的耦合通过拉曼光谱和光学谱学研究，揭示了准粒子相互作用与磁相变的关系，为低维磁体研究和量子技术应用提供新视角。
2025-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of SnTe-class topological crystalline insulator materials
近年来拓扑绝缘体的兴起，无论是在凝聚态物理的概念认知上，还是在电子器件的革命性发展上，都有了新的突破。它还刺激了对更多拓扑状态的物质的探索。拓扑晶体绝缘体是一种新的拓扑相，它将电子拓扑和晶体对称性结合在一起。本文综述了SnTe类拓扑晶体绝缘体材料的研究进展。从体拓扑、表面态计算和实验观察等方面的拓扑识别出发，介绍了拓扑晶体绝缘体在各种扰动（包括本征缺陷、化学掺杂、应变和厚度依赖的限制效应）下的电子性质，并讨论了它们独特的量子输运性质.例如狄拉克费米子的谷选择性过滤和螺旋度分辨功能。SnTe类材料具有丰富的性质和高的可调谐性，使其成为新型量子器件的候选材料。
2016-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of protected band edge states and dielectric tunable quasiparticle and excitonic properties of monolayer MoSi$_2$N$_4$
二维（2D）材料的电子结构固有地易于受到环境扰动，这可能对其在电子或光电子器件中的应用构成重大挑战。二维材料通过两种机制与环境耦合：局部化学耦合和非局部介电屏蔽效应。局部化学偶联通常难以通过实验预测或控制。另一方面，非局部介电屏蔽可以通过以可控方式选择衬底或层厚度来调谐。因此，引人注目的2D电子材料应该提供对局部化学耦合效应鲁棒的带边状态。在这里，它表明，最近合成的MoSi $_2$ N $_4$是一个理想的二维半导体与强大的带边态保护反复无常的环境化学耦合效应。详细的多体微扰理论计算说明了MoSi $_2$ N $_4$的带边态是如何被屏蔽的直接化学耦合效应，但其准粒子和激子的性质可以通过非局域介电屏蔽效应调制。这种独特的性质，以及这种材料的适度带隙和热力学和机械稳定性，为MoSi $_2$ N $_4$在能源、2D电子学和光电子学等领域的一系列应用铺平了道路。
2022-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of the atomic and electronic structures of crystalline PEO3:LiCF3SO3 electrolytes
PEO 3：LiCF 3SO 3聚合物电解质由于其在高电导率聚合物电池的锂/聚合物界面处的增强的稳定性而吸引了重要的研究。实验研究表明，根据制备条件，可以形成PEO 3：LiCF 3SO 3结晶复合物和PEO 3：LiCF 3SO 3非晶相。然而，以前的理论研究主要集中在短链无定形PEO 3：LiCF 3SO 3系统。我们报告从头计算密度泛函理论计算的结晶PEO 3：LiCF 3SO 3。计算结果与实验测量结果吻合较好。
2015-10-20 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of optical and tunable electronic properties of crystalline Li2TeO3
采用密度泛函理论（DFT）实现的SIESTA软件，对碲酸盐玻璃Li2TeO3晶体的光学和电学性质进行了研究.材料具有单斜对称结构，材料的单元或原胞在各个方向上都是周期性的，这是研究材料性质的一个重要方面。电子结构表明，它是一种宽禁带半导体，在电场作用下，其性质向金属性转变。这种可调特性可用于电子学的各个领域。研究的光学性质表明，Li2TeO3可以作为空穴传输材料（HTM）用于开发高效的钙钛矿太阳能电池，包括其他应用，以及有前途的材料。
2020-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Halogenation of SiC for band-gap engineering and excitonic functionalization
利用密度泛函理论结合多体微扰理论研究了含氟和/或氯的系统功能化SiC的光激发谱和激子共振。后者是需要一个现实的描述的能带隙以及理论实现的激子。结构，电子和光学性质的审查，并显示预测的二维材料的高稳定性。因此，在实验室中实现是可能的。在所谓的GW近似中发现了4 eV量级的巨大带隙，并出现了明亮的激子，在四种研究材料中具有光学活性。它们的结合能从0.9 eV到1.75 eV变化，这取决于装饰的选择，并且在一种情况下，可以预见在完全氯化的SiC中存在暗激子。各种各样的光电性能表明卤化SiC不仅是太阳能电池应用、抗反射涂层或高反射系统的潜在材料，而且还可能实现激子玻色-爱因斯坦凝聚。
2017-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Structural relaxations in electronically excited poly(para-phenylene)
用多体微扰理论和密度泛函理论方法研究了电子激发态聚对苯撑的结构弛豫。需要一个复杂的描述的电子-空穴相互作用来描述激子态的能量，但我们表明，与激子形成相关的结构弛豫可以得到相当准确的约束密度泛函理论的方法内。我们发现，在低能量激子态的结构弛豫延伸超过约8个单体，导致0.22 eV的能量减少和0.40 eV的斯托克斯位移。
2004-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Discovering structural, electronic and excitonic properties of bulk, nanostructured and doped C3N4 in diamond- and graphitic-like phases
本文通过系统密度泛函理论研究比较了PBE和HSE06功能在不同体相C3N4中的结构和电子性质预测能力，发现HSE06-D3方法与实验数据一致，用于研究体相三重激发子性质，并探讨纳米结构化和掺杂对材料性能的影响。
2026-09-02 cond-mat.mtrl-sci
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。
2024-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Band dispersion and electronic lifetimes in crystalline organic semiconductors
从理论上研究了晶体有机半导体（OSC）中几种微观相互作用对光电发射谱的影响。有人认为，它们的相对作用可以通过分析它们的温度和它们的动量/能量依赖性来解开。我们的分析表明，极化热带变窄，这是在OSC中的电输运的大多数理论的基础，是不一致的，在这些材料的微观参数的范围内适当。提出了一种替代方案来解释实验趋势。
2011-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Capturing Excitonic Effects in Lead Iodide Perovskites from Many-Body Perturbation Theory
碘化铅钙钛矿在即将到来的光伏技术和光电子器件中引起了相当大的兴趣。因此，准确的理论描述的电子和光学性质，特别是了解这类材料中的激子效应是科学和实践的兴趣。然而，尽管过去进行了一些理论研究，但对太阳能电池性能的关键电子参数，如光学性质、有效质量、激子结合能（E $_B$）和辐射激子寿命的最准确分析在很大程度上仍然未知。在这里，我们采用最先进的第一性原理为基础的方法，即混合泛函（HSE 06）结合自旋轨道耦合（SOC），多体微扰理论（GW，BSE），模型BSE（mBSE），Wannier-Mott（WM）和密度泛函微扰理论（DFPT）。以APbI $_3$（A =甲脒（FA）、甲基铵（MA）和铯）为模型体系，从理论上分析了其光学、电子和激子性质.我们表明，调整的精确交换参数（$α$）在HSE 06计算纳入SOC，其次是Single Shot GW，和BSE在获得一个可靠的预测实验带隙发挥了关键作用。我们证明了mBSE方法改善了光谱w.r.t实验的特征。此外，WM方法和离子介电屏蔽的贡献（低于16 meV）改善E $_B$。我们的研究结果表明，直接-间接的带隙跃迁（Rashba分裂）可能是一个因素，负责降低电荷载流子复合率在MAPbI $_3$和FAPbI $_3$。阳离子“A "对于获得长寿命激子寿命的作用是很好理解的。该方法允许设计具有定制激子性质的新材料。
2020-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Strain Engineering on the Excitonic Properties of Monolayer GaSe
本文采用第一性原理计算研究了应变对单层GaSe电子和光学性质的影响。变形显着改变能量色散，带隙，和带边状态的GaSe。带隙随应变的变化既有线性变化也有非线性变化，并强烈依赖于变形的类型和变形的方向。外部机械应变也显著地剪裁GaSe的光学性质，当施加拉伸应变时，激子结合能强烈地降低，而对于压缩应力则相反。此外，非均匀应变也导致吸收光谱中的强极化。我们的计算表明，利用应变工程可以显著地调节GaSe单层膜的电学和光学性质，这对于设计新型光电子器件是一种很有前途的方法。
2023-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Band Gaps and Optical Spectra from Single- and Double-Layer Fluorographene to Graphite Fluoride: Many-Body Effects and Excitonic States
我们比较了单层和双层氟化石墨与块状氟化石墨的第一性原理带隙和光学吸收光谱。电子性质的计算使用多体GW近似和光谱使用Bethe-Salpeter方程（BSE）。包含电子-空穴相互作用对于预测低能激子吸收峰是至关重要的。第一激子峰的位置在单层、双层和多层氟石墨烯中是相同的，这可以表明吸收光谱的开始在这些材料中没有不同。
2014-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Electronic band structure in pristine and Sulfur-doped Ta$_2$NiSe$_5$
本文用角分辨光电子能谱研究了激子绝缘体Ta $_2$ NiSe $_5$的电子能带结构及其随硫掺杂的变化。我们的实验数据表明，虽然激子绝缘相仍然保留在硫掺杂水平为25 $\%$，这样的阶段是严重抑制时，有大量的，$\sim$ 50 $\%$，在液氮温度下的S-掺杂。此外，我们的光子能量依赖的测量揭示了一个明确的三维电子结构，无论是在Ta $_2$ NiSe $_5$和Ta $_2$ Ni（Se $_{1-x}$ S $_x$）$_5$（$x=0.25, 0.50$）化合物。这表明电导率和热导率的降低，这可能使这些化合物不太适合电子传输应用。
2022-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Ex-situ control of fine-structure splitting and excitonic binding energies in single InAs/GaAs quantum dots
系统地研究了退火对单个InAs/GaAs量子点电子性质的影响。我们能够记录单量子点阴极射线发光光谱，并跟踪一个和相同的量子点在几个步骤的退火的演变。一个系统的减少激子精细结构分裂的报告。此外，不同激子复合物的结合能变化剧烈。结果解释的电子和空穴波函数的形状和相互位置的变化。
2006-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Role of defects in the electronic properties of amorphous/crystalline Si interface
确定的非晶/结晶Si异质结构的能带对准的机制是解决与直接原子模拟的接口进行使用的各种计算方案，从经典的模型势分子动力学从头算方法的层次组合。我们发现，在协调无缺陷的样品的频带对齐几乎消失，并独立于接口的细节。相反，在缺陷丰富的样品中，带对齐相对于无缺陷的情况是相当大的不同，但值得注意的是，几乎独立于缺陷的浓度。我们合理化这些发现的半导体接口的理论。
2001-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-Induced Lifshitz Transition and Possible Excitonic Instability in ZrSiSe
半导体材料由于其独特的电子结构，如线性色散和费米能级接近节点时态密度消失等，引起了人们极大的兴趣。本文报道了半金属ZrSiSe的温度相关输运和扫描隧道显微镜（STM）测量结果，实验结果和理论分析一致表明，温度诱导ZrSiSe在80和106 K处发生Lifshitz跃迁，导致相同温度下的输运反常。更引人注目的是，我们在低温下的STS谱中观察到费米能级附近的V形凹陷结构，这可以归因于自旋轨道耦合和激子不稳定性的共同作用。我们的观察表明，相关相互作用可能在具有准二维电子结构的ZrSiSe中起着重要的作用。
2020-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced states, defect-induced phase transition and excitonic states in bent transition metal dichalcogenide (TMD) nanoribbons: density functional vs. many body theory
本研究采用DFT与GW-BSE方法，探究含线缺陷的WS2弯曲纳米带中边缘态与缺陷态的相互作用，发现半导体-金属相变及可调谐光谱与多样激子态，为纳米/分子电子学应用提供可能。
2023-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Control of fine-structure splitting and excitonic binding energies in selected individual InAs/GaAs quantum dots
系统地研究了退火对单个InAs/GaAs量子点电子性质的影响。单量子点阴极射线发光光谱记录跟踪的演变，同一个量子点在几个步骤的退火。观察到退火后激子精细结构分裂的大幅减少。此外，不同激子复合物的结合能变化剧烈。将计算结果与八带k.p理论和组态相互作用方法的模型计算结果进行了比较，表明电子和空穴的波函数形状和相对位置发生了变化。
2007-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Role of Dimensionality on Excitonic Properties of BiSeI using Many-body Perturbative Approaches
该研究结合 DFT、$\mathit{G_0W_0}$ 与 Bethe-Salpeter 方程，揭示降低维度会增大 BiSeI 带隙并使弱束缚激子转变为强束缚激子。
2025-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Transition from band insulator to excitonic insulator via alloying Se into Monolayer TiS$_3$: A Computational Study
采用第一性原理密度泛函理论和Bethe-Salpeter方程计算方法研究了单层三硫族钛合金TiS $_{3-x}$ Se $_x$（$x$ =1和2）的电子和激子性质.研究发现，带隙和激子结合能对Se取代S的取代度表现出非对称的依赖性。虽然与原始的TiS $_3$相比，带隙可以显著降低，但激子结合能仅略有变化，而与Se取代的位置和浓度无关。当中心S原子被Se原子取代时，激子形成能为负，表明存在自发激子凝聚的多体基态.因此，我们的工作提供了一个新的见解工程激子绝缘体。
2020-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Molecular fingerprints in the electronic properties of crystalline organic semiconductors: from experiment to theory
通过比较光电子能谱与非微扰动力学平均场论扩展到多体从头计算，我们表明，在突出的情况下，并五苯晶体的一个很好的协议与实验的带宽，色散和寿命的空穴载流子带可以实现在有机半导体中提供一个适当的帐户的耦合到分子的振动模式和存在的障碍。我们的研究结果合理化越来越多的实验证据，即使是最好的能带结构理论的基础上的电子相互作用的多体处理不能重现实验光电发射数据在这类重要的材料。
2012-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Crystalline and Electronic Structures of Molecular Solid C$_{50}$Cl$% _{10}$: First-Principles Calculation
采用密度泛函理论中的第一性原理计算，预测了一种分子固体C $_{50}$ Cl $_{10}$的晶体结构，包括六方密堆积（hcp）相、面心立方（fcc）相和六方单层.从总能量计算确定的稳定结构，其中hcp相是揭露比fcc相和六方单分子层的能量更稳定。给出了六方晶系和面心立方结构的C $_{50}$ Cl $_{10}$的能带和态密度。结果表明，C $_{50}$ Cl% $_{10}$分子既可以形成hcp或fcc的间接带隙绝缘体，也可以形成绝缘的六方单分子层.
2006-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic Superconductivity in Charge Injected Organics
载流子的传输可以通过化学和物理手段掺杂来控制。与化学掺杂不同，物理掺杂是通过场效应晶体管几何结构中的栅极电压通过特殊技术进行的。该技术保持载流子沟道没有缺陷，而没有来自晶体结构和掺杂剂杂质位置的复杂性。在本文中，我们讨论了发生在一个设备的界面处的超导电性的非常规技术。我们研究了由激子在有源器件中的动态配对机制。当系统处于非平衡（驱动）状态时，载流子的配对发生。我们讨论了一个合理的超导转变的物理，并提出新的实验。
2002-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electronic properties of metal induced gap states at insulator/metal interfaces -- dependence on the alkali halide and the possibility of excitonic mechanism of superconductivity
Kiguchi {\it et al.} [Phys. Rev. Lett. {\bf 90}，196803（2003）]中，我们用第一原理密度泛函方法理论上研究了在各种碱金属卤化物和由凝胶表示的金属之间的界面处的MIGS的电子性质。我们已经发现，在通常的倏逝态之上，MIGS通常在卤素位点上具有长尾巴，具有$p_z$样特征，其穿透深度（$λ$）大到本体碱金属卤化物的晶格常数的一半。这意味着，$λ$，虽然几乎不依赖于凝胶中的载流子密度，但由碱金属卤化物的晶格常数（因此由能隙）主导，其中$λ_{\rm LiF} < λ_{\rm LiCl} < λ_{\rm LiI}$。我们还提出了一种可能性的MIGS工作有利的激子介导的超导性。
2003-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Smart sensing of the multifunctional properties of magnetron sputtered $MoS_2$ across the amorphous-crystalline transition
本研究提出一种智能传感方法，可通过光学反馈检测少层溅射$MoS_2$的厚度与结晶度，追踪其非晶-晶化转变过程中的功能特性，并制备出可控光学拓扑转变和硬度的$MoS_2$基双曲超材料。
2023-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Angle-resolved photoemission and first-principles electronic structure of single-crystalline $α$-uranium (001)
继续Opeil等人[Phys. Rev. B \textbf{73}，165109（2006）]的工作开始的光电发射研究，在本文中，我们报告了在173 K下对高质量单晶$α$ -铀进行的角分辨光电发射光谱（ARPES）研究的结果。使用X射线劳厄和低能电子衍射（LEED）图案的表面重建效果的情况下进行验证。我们比较的ARPES强度图与第一性原理能带结构计算使用广义梯度近似（GGA），我们发现良好的相关性与计算的色散的电子带。
2006-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Solid state effects on exciton states and optical properties of PPV
我们进行从头计算的光学性质的一个典型的半导体共轭聚合物，聚对苯乙炔，在孤立的链和结晶包装。为了获得激子能量和实空间波函数的结果，我们明确地包括电子空穴相互作用的密度矩阵形式主义。我们发现，晶体排列的细节对光学性质有着至关重要的影响，导致更丰富的激子结构和开放的非辐射衰减通道。这对聚合物薄膜的光学活性和光电应用具有影响。
2002-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Non-adiabatic suppression of 3D excitonic screening in black phosphorus by mid-infrared pulses
电子-空穴库仑吸引和三维介质屏蔽之间的竞争决定了层状半导体的光学性质。在低维材料中，光载流子的超快激发可以显著改变平衡介电环境，导致重整化带隙和激子结合能。最近，黑磷作为一种具有强烈层依赖性电子特性的2D材料出现。在这里，我们解决了相干响应的屏蔽子间隙光激发散装黑磷，并发现，中红外脉冲调谐跨带隙驱动瞬态非热抑制的介电屏蔽，这是揭示了单层激子共振的出现。我们的工作揭示了层间相互作用在确定2D材料的电子性质中的作用，并揭示了光学操纵它们的可能性，这对于多功能范德华低维材料的工程具有重要意义。
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic recombinations in hBN: from bulk to exfoliated layers
六方氮化硼（h-BN）和石墨在结构上相似，但具有非常不同的性质。它们在石墨烯基器件中的组合现在成为一个巨大的研究焦点，评估晶体缺陷在其中所起的作用变得尤为重要。在这项工作中，阴极射线发光（CL）性能的六方氮化硼微晶的报道和比较，从他们机械剥离的纳米片。首先，结构缺陷的存在和结合激子的复合强度之间的联系，即所谓的D系列，得到证实。低缺陷的h-BN区域进一步证明了CL光谱映射（高光谱成像），使我们能够观察到新的功能，在近带边区域，暂时归因于激子重组的声子副本。第二，h-BN的厚度减少到六个原子层，使用机械剥离，如原子力显微镜所证明的。即使在这些低厚度下，发光仍然强烈，并且激子复合能量相对于本体没有强烈地改变，如从理论计算所预期的，表明h-BN中的激子非常紧凑。
2014-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Gate tuning of coupled electronic and structural phase transition in atomically thin Ta$_2$NiSe$_5$
通过掺杂调控Ta₂NiSe₅中电子和结构相变，发现其绝缘态受载流子掺杂影响，排除激子主导机制，揭示耦合相变特性。
2025-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic structure of crystalline binary and ternary Cd-Te-O compounds
用第一性原理计算研究了CdTe，CdO，$α$ $_2$，CdTeO $_3$和Cd $_3$ TeO $_6$的电子结构.给出了能带结构、总态密度和分态密度以及电荷密度。对于$α$ $_2$和CdTeO $_3$，局域密度近似（LDA）中的密度泛函理论正确地描述了这些化合物的绝缘特性.在前四种化合物中，LDA低估了大约1 eV的光学带隙。基于这种趋势，我们预测的光学带隙为1.7 eV的镉$_3$ TeO $_6$。这种材料显示出一个孤立的导带，有效质量低，从而解释了最近观察到的半导体特性。在所有这些氧化物中，顶部价带主要由O 2 p电子形成。另一方面，在三元化合物中，相对于价带最大值，Cd 4d带的结合能小于CdTe和CdO。
2004-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Excitons and Optical Response in Excitonic Insulator Candidate TiSe$_2$
Centre for Advanced Laser Techniques, Institute of Physics（先进激光技术中心，物理研究所）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
研究通过ab-initio计算揭示TiSe₂中激子模式与CDW相形成的关系，发现EI机制并非主要驱动力，但近相变温度区域可能存在EI波动。
2026-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mixed excitonic nature in water-oxidized BiVO$_4$ surfaces with defects
本研究利用密度泛函理论和多体微扰理论，探讨了氧空位对BiVO$_4$表面水氧化电子与光学性质的影响，发现缺陷诱导的混合激子性质能改善电子传输并减少缺陷捕获。
2022-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic ratchet effect in a moiré system: signatures of excitonic ferroelectricity
该研究在层不对称石墨烯-氮化硼莫尔异质结构中发现电子棘轮效应，证明偶极激子可驱动多态非易失极化，并提出新型“激子铁电性”。
2023-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The principle of detailed balance between electrons and phonons in presence of excitonic effects
Dipartimento di Fisica, Università di Roma La Sapienza（罗马大学物理系）；Theory and Simulation of Materials (THEOS), and National Centre for Computational Design and Discovery of Novel Materials (MARVEL), École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料理论与模拟中心及国家计算设计与发现新材料中心）；Dipartimento di Scienze e Metodi dell’Ingegneria, Università di Modena e Reggio Emilia（摩德纳与雷焦艾米利亚大学工程科学与方法系）
该研究推导含激子效应的电子-声子耦合以保持细致平衡，应用于石墨烯线宽计算，发现激子效应的顶点增强可补偿相空间减少。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-steady electron-excitonic complexes coupling in a two-dimensional semiconductor
本研究通过ARPES揭示二维半导体WSe2中准稳态激子复合体的光-物质相互作用，发现其在电子激发态生成及电荷密度波形成中的作用。
2025-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phosphorene and Transition Metal Dichalcogenide 2D Heterojunctions: Application in Excitonic Solar Cells
利用第一性原理GW-Bethe-Salpeter方程方法，研究了二维黑磷原子层磷烯的激发态性质，包括准粒子能带结构和光谱.单层磷烯的准粒子带隙为2.15 eV，光学带隙为1.6 eV，适合于激子薄膜太阳能电池的应用。接下来，这种潜在的应用进行了分析，考虑与单层磷烯和过渡金属二硫属化物（TMD）的II型异质结构。这些异质结具有高达12%的潜在最大功率转换效率，通过应变工程可以进一步提高到20%。研究结果表明，磷烯不仅是一种很有前途的纳米电子学新材料，而且在光电子学中也有着广阔的应用前景。
2015-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic Instability and Pseudogap Formation in Nodal Line Semimetal ZrSiS
采用第一性原理和模型相结合的方法研究了ZrSiS中的电子关联效应。我们发现，基本的电子性质的ZrSiS可以描述在一个二维晶格模型的两个嵌套的正方形晶格。ZrSiS的高电子-空穴对称性是该模型的重要特征之一。从第一性原理计算确定模型参数后，我们明确考虑电子-电子相互作用，并表明在适度低温下ZrSiS具有激子不稳定性，导致在电子光谱中形成赝能隙。结果可以理解的库仑相互作用辅助配对的电子和空穴联想到的激子绝缘体。我们的发现使我们能够提供一个物理解释的不寻常的质量增强的载流子在ZrSiS最近观察到的实验。
2018-06-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitonic effects in graphene-like C$_3$N
单层C $_3$ N是一种新兴的二维间接带隙半导体，具有有趣的机械，热和电子特性。在这项工作中，我们提出了一个描述的C $_3$ N的电子和介电性能，专注于所谓的动量分辨激子能带结构。计算了激发能和振子强度以表征亮态和暗态，并讨论了晶体对称性。激发态的激活观察有限转移动量：事实上，我们发现一个积极的间接激子在$\sim$ 0.9 eV，显着低于直接光学间隙1.96 eV，激子结合能在0.6-0.9 eV的范围内的最低状态。对于其他二维材料，我们发现一个准线性激子色散接近$Γ$，但它显示了一个向下的凸性相关的间接带隙的C $_3$ N以及暗的性质所涉及的激子。
2022-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monolayer Excitonic Laser
最近，二维（2D）材料为基础物理探索和器件应用开辟了新的范例。与无间隙石墨烯不同，单层过渡金属二硫属化物（TMDC）具有新的光学功能，可用于下一代超紧凑电子和光电器件。当TMDC晶体减薄到单层时，它们会经历间接到直接的带隙转变，使其成为出色的2D半导体。观察到独特的电子谷自由度、强的光物质相互作用和激子效应。已经报道了在TMDC单层上集成光子晶体和分布布拉格反射器微腔的自发发射的增强。然而，二维单层TMDC的相干光发射尚未得到证实，主要是由于原子膜具有有限的材料增益体积，并且缺乏光学模式限制。在这里，我们报告的第一个实现二维激子激光嵌入单层二硫化钨（WS 2）的微盘谐振器。利用具有高品质因数和光限域的回音壁模（WGM）谐振腔，在可见光波段观察到了明亮的激子激光。Si 3 N4/WS 2/HSQ三明治结构提供了强反馈和模式重叠，具有单层增益。2D激子激光器的演示标志着面向高性能光通信和计算应用的2D片上光电子学迈出了重要一步。
2015-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and structural properties of crystalline and amorphous (TaNbHfTiZr)C from first principles
高熵材料因其力学、化学和电学性质而引起人们极大的兴趣。本文采用密度泛函理论（DFT）对（TaNbHfTiZr）C（一种碳化物型高电子显微镜）的晶相和非晶相进行了分析。我们发现，松弛的晶格体积的非晶相是较大的，而它的体积模量是较低的，比它的结晶对应。两个相都是金属的，所有过渡金属对接近费米能级的态密度（DOS）的贡献类似，其中Ti和Nb给出了成比例的最大状态贡献。我们证实，尽管其结构非常复杂，2x2x2超晶胞是足够大的可靠模拟所提出的机械和电子性能的DFT。
2022-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable excitonic insulator in quantum limit graphite
半个世纪前，莫特注意到，将半金属的载流子密度调为零会产生一种绝缘状态，在这种状态下，电子和空穴形成束缚对。后来有人认为，即使在下面的能带结构中出现半导体能隙，这种配对仍然存在，从而产生了所谓的"激子绝缘体的强耦合极限"。虽然这些“弱”和“强”耦合极端随后被认为是电子物质的相同激子态的表现，但在任何材料中，这种相位在带隙开口上的预测连续性都没有在实验中实现。在这里，我们显示石墨的量子极限，通过温度和角度分辨的磁阻测量，主机这样的激子绝缘体相之间的弱耦合和强耦合限制不断演变。我们发现激子相的最大转变温度T_EI与下面的电子结构中的带隙开口在B_0 = 46 +/-1T处一致，这通过T_EI以上的磁电阻中的热加宽拐点来证明。所观察到的B_0周围的相边界的整体不对称性密切匹配的理论预测的磁场调谐激子绝缘体相，其中带隙的开放标志着一个主要的动量空间配对的交叉到真实空间配对。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of exciton-exciton interactions with nontrivial electronic bands
Institute for Theoretical Physics and Center for Extreme Matter and Emergent Phenomena, Utrecht University（乌得勒支大学理论物理研究所与极端物质及涌现现象中心）
本文提出适用于几乎所有晶体半导体系统的激子-激子相互作用一般理论，可用于研究含带拓扑等效应的系统，为双激子谱与激子多体相的精确计算奠定基础。
2026-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Electronic disorder in crystalline organic semiconductor: the role of thermal motions modulating the transfer integrals in polyacenes
采用分子动力学模拟和转移积分的量子化学计算相结合的方法研究了热结构涨落对分子间转移积分调制的影响。我们发现，对于两种常见的有机半导体，转移积分的波动与其平均值具有相同的数量级，这一观察结果对目前采用的有机半导体中电荷输运模型提出了质疑，并确定了动态电子无序中载流子迁移率的限制因素。
2005-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
