Room-temperature stability of excitons and transverse-electric polarized deep-ultraviolet luminescence in atomically thin GaN quantum wells
量子限制深刻影响纳米材料中电子、空穴和激子的性质和相互作用。我们采用第一性原理计算研究了极端量子限制对AlN中1 ~ 4个原子单层厚度的GAN量子阱的电子、激子和辐射性质的影响。我们确定的准粒子带隙，激子能量和波函数，辐射寿命，和莫特临界密度作为一个功能以及势垒厚度。我们的研究结果表明，量子限制在GAN单层增加的带隙高达5.44 eV和激子的结合能高达215 meV，表明激子在室温下的热稳定性。激子辐射寿命在室温下为1至3纳秒，而激子解离的Mott临界密度约为10 $^{13}$ cm $^{-2}$。发光是横向电偏振的，这有利于从c面异质结构中提取光。我们还介绍了一个简单的近似模型计算激子辐射寿命的基础上的自由载流子双分子辐射复合系数和激子半径，这与我们的结果与Bethe-Salpeter方程的预测。我们的研究结果表明，原子薄的GAN量子阱在室温下表现出稳定的激子，在深紫外高效发光体，以及室温激子器件的潜在应用。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Sub-nanosecond delay of light in (Cd,Zn)Te crystal
利用时间分辨光致发光和飞行时间技术研究了CdZnTe中激子极化激元的弛豫和传播。皮秒光脉冲通过0.745 mm厚晶体的传播导致高达350 ps的时间延迟，这取决于光子能量。持续时间为150 fs的光脉冲被强烈拉伸。群速度的光谱依赖性与低激子极化激元分支的色散一致。激子极化激元在上、下支的寿命分别为1.5和3ns。
2010-07-09 cond-mat.mtrl-sci
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。
2015-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-temperature growth of GaN nanowires by molecular beam epitaxy: toward the materials quality of bulk GaN
针对分子束外延中高温下GaN纳米线自发生长孵育时间长的问题，提出三种非常规生长方法实现最高875℃生长，所得纳米线光学质量媲美先进自支撑GaN层。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Finite-momentum dielectric function and excitonic effects from time-dependent density-functional theory with dielectrically screened hybrid functionals
本文提出混合TDDFT方法，结合介电屏蔽杂化泛函，以较低计算成本准确计算有限动量介电函数，实现激子色散和电子能量损失谱的高效计算。
2025-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Absorption and emission modulation in MoS2-GaN (0001) heterostructure by interface phonon-exciton coupling
基于层状二维过渡金属二硫属化物（TMD）与氮化镓（GAN）界面的半导体异质结构是实现宽带光发射器和吸收器的优良材料系统。极性半导体如GAN的表面性质由界面声子控制，因此垂直异质结构的光学性质强烈依赖于界面激子-声子耦合。在单层MoS 2-GAN（0001）异质结构中，由于界面声子与光生载流子的耦合，观察到异质结构中不同拉曼模式的起源和激活。这种耦合强烈地影响了MoS 2的非平衡吸收特性和两种半导体的发射特性。采用密度泛函理论（DFT）计算了界面的能带排列，发现界面为I型异质结构。MoS 2在K点处的带间跃迁的光激发强烈地调制MoS 2中的C激子带。GAN的吸收带和发射带与MoS 2的吸收带的重叠引起了能量和电荷在界面上的转移，并在Γ点处产生光激发。利用瞬态光抽运-探测光谱技术，在GAN衬底上的MoS 2中观察到激子吸收态的强调制。载流子与声子和缺陷态的相互作用导致了GAN衬底上MoS 2发光的增强和蓝移。我们的研究结果表明，声子和载流子之间的界面耦合的光学和电子应用的发展的相关性。
2019-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large K-exciton dynamics in GaN epilayers: the non-thermal and thermal regime
我们提出了一个详细的调查有关的激子动力学GAN外延生长在c-平面蓝宝石衬底上，专注于激子的形成和从非热到热制度的过渡。LO-声子副本的时间分辨动力学用于解决激子带中的能量弛豫。从ps的时间分辨光谱，我们带来了一个长期持久的非热激子分布占的RST 50 ps的证据。在不同的实验条件下，当使用非共振和共振激发时，都证实了这种行为。在低激发功率密度下，激子的形成及其随后的热化主要由杂质散射而不是声学声子散射决定。激子的平均能量作为激发脉冲后的延迟的函数的估计提供了关于弛豫时间的信息，其描述了激子群体向热状态的演变。
2012-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Resonant light delay in GaN with ballistic and diffusive propagation
我们报告了一个强大的延迟光传播通过体GAN，检测飞行时间光谱。随着光子能量接近中性施主束缚激子（BX）的能量，延迟共振地增加，导致光速低至2100 km/s。在BX共振附近，透射光包含弹道和漫射分量。这种现象是定量解释的光学色散在介质中的共振光散射的BX共振发生除了极化激元传播。
2007-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Exciton radiative lifetimes in hexagonal diamond Ge and Si$_x$Ge$_{1-x}$ alloys
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；INFN（意大利国家核物理研究所）；Università degli studi di Roma “Tor Vergata”（罗马托尔维加塔大学）
研究六方金刚石Ge及合金的激子性质和辐射寿命，通过Bethe-Salpeter计算揭示其激子结合能与偶极矩的关系，发现应变显著增强激子偶极矩并缩短辐射寿命。
2026-04-14 cond-mat.mtrl-sci
High resolution spectroscopy and narrow resonances from InGaN quantum dots in GaN nanowires
报道了GAN纳米线中InGaN量子点系综的高分辨相干非线性光谱。数据显示，在低温下，由于铟波动效应的不均匀加宽，共振激光场和量子点激子之间存在明显的类原子相互作用，这在线性吸收光谱中难以观察到。我们发现，非线性信号在室温下持续强烈。稳健的类原子室温响应表明，这种材料可以作为拟议的激子应用的平台，而无需低温。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Phonon-mediated renormalization of exciton energies and absorption spectra in polar semiconductors
本研究基于第一性原理求解Bethe-Salpeter方程，揭示了极性半导体中由长程Fröhlich耦合主导的声子振动屏蔽对激子能量和吸收光谱的重整化作用，推进了对固体激子-声子耦合的基础理解。
2024-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of interband related optical transitions and excitons in ZnGeN$_2$ and GaN
本研究通过QS$G\hat W$方法结合IPA和BSE近似计算ZnGeN$_2$光学介电函数，发现三个束缚激子源于最低导带与顶部三个价带，并引入缩放因子修正晶格屏蔽以获得与GaN相近的激子结合能。
2024-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Influence of s,p-d and s-p exchange couplings on exciton splitting in (Zn,Mn)O
本工作介绍了（Zn，Mn）O外延层的近带隙磁光研究结果。我们观察到激子的反射率和光致发光的转变，转向更高的能量时，锰浓度的增加和分裂非线性下的磁场。激子位移由与磁性离子的s，p-d交换耦合、电子-空穴s-p交换和自旋-轨道相互作用决定。磁反射率的定量描述结果表明，自由激子A和B分别与γ_7和γ_9价带，顺序相反的纤锌矿GAN相比。此外，我们的结果表明，巨激子分裂的大小，特定于稀磁半导体，是不寻常的：磁反射率数据描述的有效交换能N_0（β-α）=+0.2+/-0.1 eV，这表明小和积极的N_0 β。结果表明，带隙随x的增加和交换能N_0 β的小正值都证实了最近的理论，即价带的交换劈裂是以非微扰的方式进行的，适用于强p-d杂化的情况。
2011-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Delay and distortion of slow light pulses by excitons in ZnO
通过ZnO传播的光脉冲经历由束缚激子和自由激子引起的畸变。许多束缚激子的线切割脉冲，并诱导它们周围的光变慢，其程度取决于它们的性质。激子-极化激元共振决定了整个脉冲延迟和衰减。在3.374 eV处，强弯曲光条的高能边缘的延迟时间接近1.6 ns，传播长度为0.3 mm。连续波和飞行时间光谱的数据建模，使我们能够确定激子参数，固有的散装氧化锌。我们揭示了光衰减引起的这些参数的限制，以及表征晶体表面和内部区域的参数之间的差异。
2011-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Exciton coherence propagation measured with non-local four-wave mixing micro-spectroscopy
University of Warsaw（华沙大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Pusan Nat’l University（釜山国立大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）
本文通过非局部四波混频微光谱测量，展示了激子在半导体中作为相干传输介质的作用，实现了更高程度的微型化和紧凑性。
2026-01-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
