Large Excitonic Effects in the Optical Properties of Monolayer MoS2
Thomas Olsen, Karsten W. Jacobsen, Kristian S. Thygesen
这篇论文已经撤回，由于不确定性的赝势为基础的G0W0能带结构的正确性。
This paper has been withdrawn due to uncertainties regarding the correctness of the pseudopotential based G0W0 band structure.
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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Coherent Ultrafast Excitonic Oscillations in Monolayer WS$_2$
研究单层WS₂中激子相干动力学，通过GW-BSE方法分析振荡机制，提出可控激子相干生成方案，为二维材料中激子相干控制提供理论基础。
Excitonic effect on two-photon absorption of two-dimensional semiconductors: Theory and applications to MoS2 and WS2 monolayers
基于Bethe-Salpeter方程本征态，提出了计算半导体双光子吸收系数的第一性原理多体方法。我们应用这种形式主义计算的TPA光谱的二硫化钼和WS 2单分子膜。全电子全势线性化增广平面波基函数用于求解Bethe-Salpeter方程。计算的光谱与现有的WS 2单分子膜的实验结果吻合得很好。计算的TPA光谱表现出显着的激子效应相比，那些基于独立粒子近似。通过对态求和过程的追踪，揭示了MoS_2和WS_2单分子膜TPA激子跃迁的物理起源。结果表明，自旋轨道耦合效应导致了特征双峰，其间距为半自旋轨道分裂能。这些双峰主要来源于K点附近的跃迁。
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。
Quasiparticle and excitonic properties of monolayer SrTiO$_3$
钛酸锶SrTiO $_3$是研究最多和最典型的过渡金属氧化物之一。最近，一个突破已经实现了独立的SrTiO $_3$薄膜的制造下降到单层限制。然而，多体效应对单层SrTiO $_3$的准粒子和光学性质的影响还没有得到研究。采用GW近似下的多体微扰理论，结合Bethe-Salpeter方程，研究了单层SrTiO $_3$的准粒子能带结构、光学和激子性质.我们发现，准粒子修正显着改变能带结构拓扑结构，然而，广泛使用的对角$G_0W_0$方法产生非物理带色散。只有考虑到非对角元素的自能恢复正确的频带色散。通过计算电子能量损失谱，研究了光学极限和有限动量下的光学性质。我们发现，在长波长极限的介电函数的虚部是由三个强烈的束缚激子峰和直接光学带隙是与一个明亮的激子态与一个大的结合能为0.93 eV。我们通过带间跃迁讨论了激子峰的性质，发现当沿$Γ$ -M方向的动量有限时，最低束缚激子态变为光学惰性，而当动量接近M时，另外两个激子峰向更高的能量分散并最终合并.
Relaxation and darkening of excitonic complexes in electrostatically-doped monolayer semiconductors: Roles of exciton-electron and trion-electron interactions
我们提出了单层WSe $_2$中的光致发光测量，指出了带电粒子和激子复合物之间相互作用的重要性。理论分析突出了交换散射所发挥的关键作用，指的情况下，其中的颗粒组成的复杂的变化后的相互作用。例如，交换散射使单层WSe $_2$中的亮激子复合物变暗，这是由于该材料中的独特谷自旋构型。除了热激子复合物与电子或空穴相互作用后的超快能量弛豫外，我们的分析还揭示了这种单层半导体光致发光中常见的几个关键特征。特别地，我们可以理解为什么当单层是空穴掺杂而不是电荷中性或电子掺杂时，中性亮激子的光致发光强度最强。或者是电子一加到单层上，带负电荷的激子（trions）的光致发光强度就急剧增加的原因。为了自洽地解释这些发现，我们进一步研究了不同激发能下的光致发光光谱，并分析了难以捉摸的间接激子的行为。
Excitonic properties of semiconducting monolayer and bilayer MoTe2
MoTe 2属于半导体过渡金属二硫族化物家族，具有与其他研究充分的成员（Mo，W）（S，Se）2不同的一些性质。光学带隙在近红外区域中，并且单层和双层都可以具有直接光学带隙。我们首先用DFT-GW方法模拟了单层和双层MoTe 2的能带结构。我们发现一个直接（间接）的单（双）层电子带隙。通过求解Bethe-Salpeter方程，我们计算了单层和双层中直接激子态的相似能量。然后，我们研究了光致发光（PL）激发，时间分辨PL和功率依赖PL光谱的光学性质。我们确定了单层和双层中的B激子态具有相同的能量。在圆极化激发后，我们在大范围的激发能下没有发现任何激子极化。在低温下（T=10 K），我们测量类似的PL衰减时间的顺序为4 ps的单层和双层激子与一个稍长的双层。最后，我们观察到减少激子-激子湮灭的贡献的非辐射复合双层。
Encapsulation Narrows Excitonic Homogeneous Linewidth of Exfoliated MoSe$_2$ Monolayer
利用具有微米空间分辨率的多维相干光谱直接测量了封装在六方氮化硼中的剥离单层MoSe $_2$的激子均匀线宽。线宽为0.26 $\pm$ 0.02 meV，对应于失相时间$T_2 \approx$ 2.5 ps，这几乎是未包封的MoSe $_2$薄片的最新报道值的一半。我们将线宽变窄归因于封装材料的库仑屏蔽和非辐射过程的抑制。通过直接测量封装和非封装单层，我们确认封装降低了样品的不均匀性。然而，使用光致发光和线性吸收测量的线宽仍然由不均匀性主导，并且这些线宽甚至比最高质量的封装材料中的均匀线宽大约大5倍。非封装单层膜的均匀线宽对温度循环非常敏感，而封装样品不受温度循环的影响。非封装的单层的非线性信号强度被降解的高功率的光激发，而封装的样品是非常有弹性的光激发与光功率的激子完全漂白的点。
Magneto-Excitonic Duality From Monolayer to Trilayer CrSBr
研究揭示了单层到三层CrSBr中磁-激子耦合的双重特性，发现其在能带结构中存在不同的低能激子物种起源。
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。
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。
Spin-polarized triplet excitonic insulators in Ta3X8 (X=I, Br) monolayers
研究发现Ta3X8单层是自旋极化三重态激子绝缘体，通过GW+BSE计算揭示其强激子不稳定性及三重态特性。
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。
Engineering bandgaps of monolayer MoS2 and WS2 on fluoropolymer substrates by electrostatically tuned many-body effects
本征电学和激子性质的单层过渡金属二硫属化物的CYTOP氟聚合物基板上进行了研究，大大抑制无意掺杂和介电屏蔽。采用固态回溯法在单层WS2中观察到双极输运行为。单层MoS2和WS2的激子性质由绷带重整化、泡利阻断和载流子屏蔽对载流子掺杂之间的复杂相互作用决定。
Excitonic magneto-optics in monolayer transition metal dichalcogenides: From nanoribbons to two-dimensional response
采用纳米尺度几何结构研究了单层过渡金属二硫属化物（TMD）的磁光响应，包括激子效应。我们计算了对角电导率和霍尔电导率。激子光学霍尔电导率在独立粒子近似中得到的结果进行比较，我们发现，当激子效应被包括在内的幅度对应于一个数量级的增加。霍尔电导率被用来计算法拉第旋转光谱MoS2和WSe2。最后，我们还计算了WSe_2激子态在不同介电环境中的抗磁位移。比较计算的抗磁位移最近的实验测量，我们发现两者之间有很好的协议。
Band structure and excitonic properties of WSe$_2$ in the isolated monolayer limit in an all-electron approach
本文用全电子QSGW和Bethe-Salpeter方程研究单层WSe2的能带与激子性质，揭示准粒子带隙随真空距离按1/d变化，激子峰收敛更快，并结合自旋轨道耦合与二维Wannier-Mott理论解释了激子谱。
Semiconducting Monolayer Materials as a Tunable Platform for Excitonic Solar Cells
最近出现的二维单层材料具有可调的光电性能和高载流子迁移率提供了新的机会，高效，超薄激子太阳能电池替代那些基于共轭聚合物和小分子供体。使用第一性原理密度泛函理论和多体计算，我们证明，单层的六方氮化硼和石墨烯（CBN）结合常用的受体，如PCBM富勒烯或半导体碳纳米管可以提供激子太阳能电池与可调的吸收带隙，施主-受体界面能带对准，和功率转换效率，以及新颖的设备架构。对于CBN-PCBM器件的情况下，我们预测的限制的功率转换效率是在10 - 20%的范围内，这取决于CBN单层结构。我们的研究结果表明，在可调的，高效的，无聚合物的薄膜太阳能电池，其中未开发的激子和载流子传输制度发挥作用的单层材料的可能性。
Thermal assisted transport of biexcitons in monolayer WSe2
研究高激发条件下生物激子的传输，通过空间和时间分辨光致发光光谱揭示热塞贝克电流对传输的影响，发现空间环状结构，拓展了对TMD中高能群体在激子传输中的重要性理解。
Excitonic Instability in Ta2Pd3Te5 Monolayer
本文通过第一性原理计算揭示Ta2Pd3Te5单层为无结构畸变的激子绝缘体，发现其激子结合能大于单粒子带隙且动力学稳定。
High luminescence efficiency of multi-valley excitonic complexes in heavily doped WSe2 monolayer
本文研究重n掺杂WSe2单层，发现多粒子激子复合体使光致发光强度比中性态高两个数量级，量子产率在电子浓度超过10^13 cm^-2时超过50%，为高效原子级薄光发射器开辟新途径。
Phosphorene and Doped Monolayers Interfaced TiO$_2$ with Type-II Band Alignments: Novel Excitonic Solar Cells
磷烯（Phosphorene）是近年来通过机械剥离法分离得到的一种新型二维材料，其直接带隙约为2.0 eV，克服了石墨烯的零带隙缺点，在光电子器件中具有潜在的应用前景。构建范德华异质结构是调控能带结构、提高电荷分离效率、优化光电性能的有效途径。本文从理论上研究了三种基于理想磷烯及其掺杂单分子膜与TiO $_2$（110）表面的II型异质结构。磷烯的掺杂对内建电位、电荷转移、光吸收以及电子动力学具有可调性，这有助于优化光吸收效率。已经提出了三种基于磷烯$-$ TiO $_2$异质结的激子太阳能电池（XSC），其表现出比常规太阳能电池高几十倍的高功率转换效率，与MoS $_2$ /WS $_2$ XSC相当。含时密度泛函理论框架内的非绝热分子动力学显示6.1 $-$ 10.8 fs的超快电子转移时间和0.58 $-$ 1.08 ps的慢电子$-$空穴复合，产生用于电荷分离的$>98\%$量子效率，进一步保证XSC中的实际功率转换效率。
Effects of dynamical dielectric screening on the excitonic spectrum of monolayer semiconductors
本文提出动态Bethe-Salpeter方程数值求解新方法，揭示单层半导体中激子共振蓝移源于动态介电屏蔽，并阐明带隙重整化需同时考虑低频和高频介电常数。
Unique excitonic effects in tungsten disulphide monolayers on two-layer graphene
已知原子级薄异质结构中的光发射取决于材料的类型、组成层的数量和堆叠顺序。在这里，我们表明，二维基板的厚度可以是至关重要的调制光发射。我们研究了单层二硫化钨（WS2）在单层和双层外延石墨烯上构建的垂直异质结构中的层依赖性电荷转移，揭示了层间电子耦合对这种异质结构的激子性质的影响。我们带来的证据表明，WS2的激子性质可以有效地调整支持石墨烯层的数量。将WS2单层与双层石墨烯集成导致光致发光响应的显著增强，与单层石墨烯上支撑的WS2相比高出一个数量级。我们的研究结果强调了在构建原子级薄层异质结构时衬底工程的重要性。
Stacking up electron-rich and electron-deficient monolayers to achieve extraordinary mid- to far-infrared excitonic absorption: Interlayer excitons in the C3B/C3N bilayer
本研究通过高精度多体微扰理论预测，富电子C3N与缺电子C3B构成的二维II型范德华异质结可产生高亮度、大结合能的低能层间激子，为中远红外/太赫兹波段的室温应用提供理想材料候选。
Non-linear diffusion of negatively charged excitons in WSe2 monolayer
研究了带负电荷的激子在WSe2过渡金属二硫属化物单分子膜中的扩散过程。我们测量了这些激子复合物的时间分辨光致发光空间分布，这些激子复合物表现出非线性扩散过程，具有有效的负扩散行为。具体来说，我们研究的两个带负电荷的明亮的激子（谷间和谷内trion）以及暗trion的动态。时间的演变使我们能够确定不同的激子物种的相互作用：三离子物种出现后，中性激子的，符合双分子形成机制。使用实验观察，我们提出了一个现象学模型，表明两个种群的共存：第一个表现出快速和有效的扩散机制和第二个较慢的动态和效率较低的扩散过程。这两个贡献可以归因于热和冷的trion人口。
Landau-quantized excitonic absorption and luminescence in a monolayer valley semiconductor
我们研究了单层WSe $_2$在磁场作用下的朗道量子化激子吸收和发光。我们观察到门依赖的量子振荡的亮激子和trions（或激子极化子）以及暗trions和它们的声子副本。我们的研究结果揭示了自旋和谷极化朗道能级（LL）与填充因子$n = +0, +1$在底部导带和$n = -0$ $-6$在顶部价带，包括贝里曲率诱导的$n = \pm0$大质量狄拉克费米子的LL。LL填充产生周期性的激子能量漂移的平台，伴随着激子吸收的宽度和幅度的急剧振荡。这种奇特的激子行为可以通过半经验计算来模拟。实验推导的导带和价带的g因子（g ~ 2.5和g ~ 15）分别超过了单粒子模型的预测值（g = 1.5和5.5）。这种g因子的增强意味着门控单层WSe $_2$中存在强的多体相互作用。朗道量子化、激子效应和多体相互作用之间的复杂相互作用使得单层WSe $_2$成为探索新的关联量子现象的一个有前途的平台。
Excitonic Transport and Intervalley Scattering in Exfoliated MoSe2 Monolayer Revealed by Four-Wave-Mixing Transient Grating Spectroscopy
激子谷间散射，湮没和弛豫动力学，在单层过渡金属dichalcogenides的扩散运输是基于它们的设备的功能的核心。这促使我们使用外差非线性四波混频瞬态光栅光谱来研究剥离的高质量单层MoSe 2的这些特性。虽然自由激子激发被发现是长寿命的（~230 ps），观察到一个非常快的谷间散射（小于120 fs），导致一个可以忽略不计的谷极化，与稳态光致发光测量一致。激子布居衰减显示出来自激子-激子湮灭反应的可观贡献，其中湮灭常数为~ 0.01 cm 2s-1，这另外导致对瞬态光栅响应的额外贡献。通过将激子-激子湮灭也包括在扩散方程中来对基础激子动力学进行数值建模，这允许提取扩散常数D ~1.4 cm 2s-1。我们的研究结果提供了一种方法，允许解开复杂的动力学，涉及多体湮灭过程和详细的表征单层MoSe 2的激子性质
Controlling relaxation dynamics of excitonic states in monolayer transition metal dichalcogenides WS2 through interface engineering
已知过渡金属二硫属化物（TMD）支持复杂的激子态。揭示不同激子物种弛豫动力学的差异，阐明它们之间的跃迁动力学，可以为设计基于TMD的激子器件提供重要的指导。结合光致发光（PL）和反射率对比度测量与超快泵浦-探测光谱在低温下，我们在这里研究的弛豫动力学中性和带电激子在背栅控制的单层器件。泵浦-探测结果揭示了不同界面条件下激子态的弛豫动力学差异：单层WS 2中中性激子的寿命远长于trions，而WS 2/h-BN异质结构中的中性激子的寿命则相反。结果表明，在TMD单层膜和衬底之间插入h-BN层对不同激子态的寿命有很大的影响。h-BN薄片不仅可以屏蔽界面处的杂质和缺陷的影响，而且还有助于在低温下建立从中性激子到三重子的非辐射跃迁作为主要弛豫途径。我们的研究结果强调了界面在控制二维半导体中载流子的瞬态特性方面可能发挥的重要作用，并且也可能对基于TMD的发光和光检测器件的设计产生影响。
Tunneling-current-induced local excitonic luminescence in p-doped WSe$_2$ monolayers
在空气中工作的扫描隧道显微镜（STM）中，利用隧道电流局部激发发光，研究了剥离的二硒化钨（WSe $_2$）单分子膜在金基底上的激子性质。在获得的光谱中，发射能量是独立的所施加的偏置电压和类似的光致发光（PL）的结果，表明，在这两种情况下，光发射是由于中性和带电激子复合。有趣的是，电子注入速率，即隧道电流，可以用来控制带电与中性激子发射的比率。在过渡金属二硫属化物（TMD）中获得的量子产率为每个电子$~5x10^{-7}$光子数，提出的激发机制是载流子直接注入导带。单层WSe $_2$呈现由在UHV下执行的STM图像所发现的亮和暗缺陷。STS确认样品为p型掺杂，可能是观察到的缺陷的净结果。界面水层的存在使单层与金载体分离，并允许WSe $_2$单层的激子发射。由于普遍存在的空气水分，水层的产生是样品转移过程的固有特征。因此，去除水层的真空热退火使TMD的激子发光猝灭。隧穿电流可以局部取代水分子，导致激子发射猝灭和等离子体发射，由于金衬底。目前的研究结果扩展了使用和理解的STM诱导光发射（STM-LE）的半导体TMD探测激子发射和动力学与高空间分辨率。
Fine-Tuning of the Excitonic Response in Monolayer WS2 Domes via Coupled Pressure and Strain Variation
通过耦合压力与应变调控，在WS2穹顶中实现了激子响应的非线性调制，源于导带电子态杂化，为低维系统能带工程提供新途径。
Intrinsic Lifetime of Higher Excitonic States in Tungsten Diselenide Monolayers
原子薄的过渡金属二硫属化物中减少的介电屏蔽允许即使在室温下也在光谱中研究类氢系列的更高激子态。激子峰的宽度提供了关于限制这些准粒子的寿命的辐射衰减和声子辅助散射通道的信息。虽然线宽的研究，到目前为止，已被限制到激子基态，封装与hBN最近能够定量测量激发激子共振的加宽。在这里，我们提出了一个联合的实验理论研究相结合的微观计算与光谱测量的内在线宽和寿命的hBN封装的WSe $_2$单层的更高的激子状态。令人惊讶的是，尽管散射通道的数量增加，我们发现在理论和实验中，更高的激子态的线宽是相似的，甚至更小的相比，基态。我们的微观计算归因于这种行为的激子-声子散射效率降低较高的激子由于空间扩展的轨道功能。
On the mechanical, thermoelectric, and excitonic properties of Tetragraphene monolayer
本研究通过密度泛函理论与半经验方法，探究新型准二维碳同素异形体Tetragraphene的力学、热电与激子特性，明确其带隙、激子参数、热导率及力学参数，为该材料在能量领域的应用提供理论支撑。
Phase-Dependent Excitonic Light Harvesting and Photovoltaic Limits in Monolayer Y2TeO2 MOenes
研究单层Y₂TeO₂ MOenes的相依赖光合作用与光伏极限，揭示其直接间隙和强激子效应，为低维氧化物系统中的多体物理研究提供平台。
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。
Excitonic structure of the optical conductivity in MoS$_2$ monolayers
我们研究了MoS $_2$单分子膜的激子光谱，并计算了其在较宽能量范围内的光吸收特性。我们的方法考虑到异常屏蔽在两个维度和基板的存在下，都铸造一个合适的有效凯尔迪什潜力。我们解决Bethe-Salpeter方程作为一个基础的Slater-Koster紧束缚模型参数化，以适应从头计算MoS $_2$能带结构计算。由此产生的光学电导率是在良好的定量协议与现有的测量紫外线能量。我们建立的电子贡献的C激子产生的状态附近的$Γ$点，但从一组$k$ -点的布里渊区的扩展部分。我们的研究结果加强了基于有效模型的方法的优势，以迅速探索TMD系统中激子的性质和可调谐性。
Small exciton effective mass in QL Bi2Se2Te: A material platform towards high-temperature excitonic condensate
本文通过第一性原理和多体计算，发现五层 Bi2Se2Te 单层具有小激子有效质量和大激子半径，可实现高温激子凝聚，为激子物理研究提供平台。
Alloy engineering of excitonic properties in TMD monolayers
该研究通过光谱学调控TMD单层MoS$_{2x}$Se$_{2(1-x)}$的激子性质，实现光学带隙、圆偏振度等的连续可调，证明合金工程是调控其激子性质的有效策略。
Polymorph-Tunable Spin Texture and Excitonic Structures in Monolayer WSi2P4
该研究通过GW-BSE计算揭示单层WSi2P4的三种多晶型均为直接带隙半导体，且其自旋织构和激子亮度可由相结构调控，为量子光电子学提供了相可调平台。
Excitonic linewidth and coherence lifetime in monolayer transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）是一类具有很强的库仑相互作用和光-物质相互作用的直接带隙半导体。后者解释了紧密束缚的激子，其主导了这些技术上有前途的材料的光学性质。除了光学上可接近的亮激子，这些系统还表现出各种暗激子态。它们在光谱中是不可见的，但可以强烈地影响相干寿命和来自亮激子态的发射的线宽。在最近的一项研究中，已经证明了这种暗态存在的实验证据，以及它们对TMD中光发射的量子效率的强烈影响。在这里，我们揭示了激子相干寿命的微观起源在两个代表性的TMD材料（WS $_2$和MoSe $_2$）在一个联合研究结合微观理论与光学实验。我们表明，激子相干寿命是由声子诱导的谷内和谷间散射到暗激子态。值得注意的是，根据理论预测，我们发现一个有效的激子弛豫WS $_2$通过声子发射在所有温度下。
Excitonic Landscapes in Monolayer Lateral Heterostructures Revealed by Unsupervised Machine Learning
针对二维横向异质结高光谱PL数据人工解读低效主观的问题，提出结合PCA、t-SNE与DBSCAN的无监督机器学习框架，可自动识别激子相关光谱域与发射组分，实现二维材料光学特性的稳健分析。
Excitonic Stark effect in MoS$_2$ monolayers
本文从理论上研究了面内电场作用下MoS $_2$单分子膜中的激子。紧束缚和Bethe-Salpeter方程计算预测的二次斯塔克位移的顺序为几个meV的字段的10 V/ $μ$ m，在线性吸收光谱。激子波函数中反映的激子场电离成自由载流子，随着电场的增加，激子主峰的光谱权重降低百分之几。在几十V/ $μ$ m的电场下的亚皮秒激子衰减寿命可用于太阳能收集和光电探测。我们发现简单的标度关系的激子绑定，半径，和振荡器的强度与介电环境和电场，这提供了一个路径工程的MoS $_2$电光响应。
Interaction of excitons with magnetic topological defects in 2D magnetic monolayers: localization and anomalous Hall effect
新型2D材料CrI3揭示了2D铁磁性和强大的激子响应的独特组合。我们证明了磁拓扑缺陷的形成，如Neel skyrmions，连同大的激子塞曼分裂的可能性，导致巨大的散射不对称性，这是激子异常霍尔效应的必要先决条件。此外，抗磁效应破坏了反转对称性，在某些情况下，可以导致激子在skyrmion上的局域化。这使得能够形成具有可调参数的磁激子量子点。
Anomalous Stark Shift of Excitonic Complexes in Monolayer Semiconductor
单层过渡金属二硫属化物半导体托管强约束的二维激子复合物，并形成一个很好的平台，通过操纵库仑相互作用探测多体物理。量子限制斯塔克效应是动态调谐这些激子复合物发射线的途径之一。在这项工作中，使用高品质的石墨烯/hBN/WS $_2$ /hBN/Au垂直异质结，我们首次证明了，一个面外电场驱动的变化，在四个不同的激子物种，即中性激子，带电激子（trion），带电双激子，和缺陷束缚激子的斯塔克位移从蓝色到红色的符号。这种普遍的非单调斯塔克位移与电场之间的竞争产生的传统的量子限制斯塔克效应驱动的红移和抑制的结合能驱动的异常蓝移的发射线，后者占主导地位，在低场制度。我们还发现，单层TMDC的封装环境中起着重要的作用，波函数传播，因此在确定的蓝斯塔克位移的大小。中性和带电激子物种的结果与Bethe-Salpeter方程的计算非常一致，该方程使用七带每自旋紧束缚哈密顿量。这一发现对研究二维多体相互作用以及开发基于层状半导体的可调谐光电子器件具有重要意义。
Quasiparticle Band Gaps, Excitonic Effects, and Anisotropic Optical Properties of Monolayer Distorted 1-T Diamond-chain Structures
我们报告了多体微扰理论计算的激发态性质的扭曲1-T金刚石链单层的二硫化物（ReS 2）和二硒化物（ReSe 2）。电子自能大大提高了它们的准粒子带隙，令人惊讶的是，单层ReSe 2转换为直接带隙半导体，这是，然而，被认为是一个间接的密度泛函理论计算。它们的光学吸收光谱由强束缚激子决定。与六方结构不同，畸变的1-T ReS 2的最低能量亮激子表现出完美的8字形偏振依赖性，而ReSe 2的最低能量亮激子仅表现出部分偏振依赖性，这是由于两个近简并的亮激子的偏振偏好不一致。我们的第一性原理计算与实验一致，为光电应用铺平了道路。
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。
Influence of nonlocal excitonic optical response on in-plane exciton polaritons supported by monolayer transition-metal dichalcogenides
本研究发展非局域激子光学响应微观理论，研究hBN封装单层WS₂中面内激子极化激元，发现空间非局域性使色散向低波矢移动，产生更平滑且横向延伸的近场分布，并可通过hBN厚度调控多模式贡献。
Janus $β$-Te$_2$X (X = S, Se) Monolayers for Efficient Excitonic Solar Cells and Photocatalytic Water Splitting
本研究基于第一性原理计算，发现二维 $β$-Te$_2$X (X = S, Se) 单层具备高载流子迁移率与优异光吸收特性，构建的II型异质结太阳能电池PCE达约21%，且水分解STH效率达12-13%，是高效光收集器件的优质候选材料。
Signature of excitonic insulators in phosphorene nanoribbons
本研究利用第一性原理计算和MLWF-TB及BSE方法，研究了磷烯纳米带的准粒子效应，发现部分纳米带表现出自旋三重态激子绝缘体行为，为理解准一维磷基材料提供了重要进展。
Optical spectra of 2D monolayers from time-dependent density functional theory
二维周期性体系的光学性质给含时密度泛函理论（TDDFT）提出了挑战，因为这些材料中存在着很强的激子效应。在这项工作中，我们探讨如何准确地这些光谱可以在一个纯Kohn-Sham时间依赖密度泛函框架内描述，即，一个框架，其中没有理论超越科恩-沙姆密度泛函理论，如$GW$，是需要纠正科恩-沙姆差距。为了实现这一目标，我们将我们为3D系统的光谱开发的最新方法[Cavo，Berger，Romaniello，Phys. Rev. B 101，115109（2020）]调整为2D系统的光谱。我们的方法依赖于TDDFT的交换相关核与基态密度泛函理论的导数不连续性之间的联系，这保证了正确的准粒子间隙，并且依赖于极化泛函的推广[Berger，Phys. Rev. Lett.，115，137402（2015）]，其描述了激子效应。我们将我们的方法应用于两个原型二维单层，$h$ -BN和MoS $_2$。我们发现，我们的协议给出了一个定性的$h$ -BN的光谱很好的描述，而需要改进的MoS $_2$，以描述激子峰的强度。
Optical Spectrum of MoS${}_2$: Many-body Effects and Diversity of Exciton States
我们提出了第一性原理计算的光学响应的单层二硫化钼采用GW-Bethe Salpeter方程（GW-BSE）的方法，包括自能，激子，和电子-声子效应。我们发现，单层二硫化钼具有大量的和不同数量的强束缚激子态与新颖的k空间特性，以前没有看到实验或理论。的吸收光谱被示出为占主导地位的激子状态的结合能接近$1$ ~eV和强的电子-声子加宽在可见光至紫外线范围。我们的研究结果解释了最近的实验测量和解决以前的GW-BSE计算之间的不一致。
Dielectric constant of monolayer transition metal dichalcogenides across excitonic resonances
我们分析了低维过渡金属二硫属化物（TMDC）的介电函数光谱，使用一个完全解析模型的复杂介电函数，适用于分数维空间。我们提取的$A$和$B$激子的维数，以及它们的洛伦兹加宽宽度，通过拟合模型的光子能量（1.5 - 3 eV）的光谱范围内的实验数据。我们的研究结果表明，最低的地面激子状态的示范性单层材料（MoS $_2$，MoSe $_2$和WSe $_2$）的介电性能的显着贡献。激子维数参数化的过程，基础的限制和多体库仑效应以及基板屏蔽效应，这简化了分析的电光性能在低维系统。这项研究突出了潜在的理论模型作为有价值的工具，用于解释光谱，并在寻求理解的相关动力学之间的$A$和$B$激子对TMDC的介电函数。
Scalable Cyclic Olefin Copolymer Encapsulation for High Optical Quality of TMD Monolayers
本研究针对TMD单层易受环境与衬底影响致光学性能退化的问题，采用旋涂法制备的COC作为可规模化封装材料，经光谱与理论计算验证其可提升TMD光学性能，为相关器件开发提供了有效封装方案。
Ultrafast Spatial Hole Burning Dynamics in Monolayer WS2: Insights from Time-resolved Photoluminescence Spectroscopy
本文通过时间分辨光致发光成像光谱研究单层WS2中激子的超快非线性输运，揭示空间烧孔与再增亮现象由激子-激子湮灭、硫空位俘获空穴和光氧化共同主导，并与扩散模型模拟高度吻合。
Diverse edge states of nanoribbons and excitonic insulator states of the monolayer Ta2Ni3Te5
本文利用第一性原理计算发现，Ta2Ni3Te5 纳米带的电子和磁性性质可通过边缘类型、带宽及 H/F 饱和进行调控，并揭示其单层具有激子绝缘体态，为纳米电子学、自旋电子学和光电子学提供了潜在候选材料。
Raman Spectra and Excitonic Effects of the novel Ta$_2$Ni$_3$Te$_5$ Monolayer
本文研究了新型二维Ta$_2$Ni$_3$Te$_5$单层的拉曼光谱与激子效应，发现其为稳定的间接带隙半导体，具有特定的拉曼/红外活性模式及显著的线性光学各向异性与高激子束缚能。
Visualization of defect-induced excitonic properties of the edges and grain boundaries in synthesized monolayer molybdenum disulfide
原子薄的二维过渡金属二硫属化合物（TMDC）是下一代纳米光电应用的重要材料。了解合成生长的TMDC的边缘和晶界的纳米级光学行为对于优化其光电性能至关重要。通过远场光学显微镜来阐明二维材料的纳米级光学特性需要衍射受限的光束直径亚微米尺寸。在这里，我们提出了我们的实验工作的空间光致发光（PL）扫描的大尺寸（$\geq 50$微米）单层MoS $_2$生长的化学气相沉积（CVD）使用衍射限制的蓝色激光束斑（波长405 nm）的光束直径小至200 nm，使我们能够探测纳米级激子现象，这是以前没有观察到的。我们发现了几个重要的特征：（i）存在亚微米宽度的条带（ii）存在另一个较亮的宽区域，其由终止于锯齿形外围边缘的拐角处的平行荧光线组成;（iii）在PL谱的边缘处存在一个巨大的蓝移A激子峰，其能量可达$\sim 120$ meV。利用密度泛函理论计算，我们将这种巨大的蓝移归因于氧二聚体在边缘的吸附，这降低了激子结合能。我们的研究结果不仅揭示了缺陷诱导的激子性质，但也提供了一个有吸引力的路线，通过缺陷工程定制的光学性能在TMDC边缘。
Excitonic complexes in $n$-doped WS$_2$ monolayer
我们调查的$n$掺杂WS $_2$单层嵌入在六方BN层的低温光致发光光谱中明显的发射线的起源使用外部磁场和第一性原理计算。除了中性的A激子线，所有观察到的发射线都与带负电荷的激子有关。因此，我们确定的排放由于明亮的（单重态和三重态）和黑暗的（自旋和动量禁止）负trions以及后者的光学非活性复合物的声子副本。区分了半暗三激子和负双激子。基于他们的实验提取和理论计算的$g$因子，我们确定了三个不同的家庭的排放由于激子复合物在WS $_2$：明亮，intravalley和intervalley黑暗。导带和价带中自旋分裂子带的$g$因子也被确定。
Exciton enhanced nonlinear optical responses in monolayer h-BN and MoS2: Insight from first-principles exciton-state coupling formalism and calculations
本文通过第一性原理计算，研究了单层h-BN和MoS2中激子对非线性光学响应的影响，揭示了激子耦合机制及强峰形成原因。
Enhanced nonlinear interaction of polaritons via excitonic Rydberg states in monolayer WSe2
强光学非线性在实现量子光子技术中发挥着核心作用。在固态系统中，激子-极化激元是实现这种非线性的一个有吸引力的候选者，它是由材料激发和腔光子的杂化产生的。在这里，激子之间的相互作用形成了极化激子非线性的基础。虽然基态激子之间的相互作用产生显著的光学非线性，但是这种基态相互作用的强度通常不足以达到量子非线性光学和强单极化激子相互作用的范围。然而，激发态具有增强的相互作用，因此有望进入单光子非线性的量子域，如冷原子系统的高位里德堡态所示。最近在单层过渡金属二硫属化物中观察到了处于激发态的激子。在这里，我们证明了激子极化激元的形成使用的第一激发激子态在单层二硒化钨（WSe 2）嵌入在微腔中。由于较大的激子尺寸相比，其基态对应物，实现的极化激元表现出增强的非线性响应超过一个数量级，证明通过修改的腔拉比分裂。二维半导体中激发激子-极化激元及其增强的非线性响应的演示，为在固态系统中产生强光子相互作用迈出了第一步，这是量子光子技术的必要组成部分。
Discontinuous character of the ultrafast exciton Mott transition in monolayer WS$_2$
本研究通过超快光学响应和线形分析揭示单层WS₂中激子Mott转变的不连续性，表明其为非连续相变。
Multidimensional Analysis of Excitonic Spectra of Monolayers of Tungsten Disulphide: Towards Computer Aided Identification of Structural and Environmental Perturbations of 2D Materials
尽管2D材料在广泛的应用中具有很大的前景，但设备的激增及其对现实生活需求的满足仍然远远没有实现。实验上可获得的样品通常经历广泛的扰动（波纹和褶皱、点和线缺陷、晶界、应变场、掺杂、水嵌入、氧化、边缘重建），显著偏离理想模型的性质。这些扰动，一般来说，可以纠缠或发生在群体中，每个群体形成一个复杂的扰动，使可观察到的物理性质的解释和解开同时作用的影响，即使是一个非常重要的任务经验丰富的研究人员。在这里，我们概括了单层WS2的激子光谱的统计相关性分析，获得高光谱吸收和光致发光成像，到一个多维的情况下，并通过无监督的机器学习算法检查多维相关性。使用主成分分析，我们能够确定4个主要的组件，分别与拉伸应变，无序引起的吸附或嵌入的环境分子，多层区域和电荷掺杂。这种方法有可能从简单的光学测量中确定WS2单层或其他2D材料的局部环境，并为单层物质的先进的机器辅助表征铺平了道路。
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