Symmetry governed valley-pseudospin textures of the full-zone excitonic bands of transition-metal dichalcogenide monolayers
在光激发的过渡金属二硫属化物单分子膜（TMD-ML）中保持激子的高度谷极化对于基于谷的光子应用是理想的，但被广泛认为是一个困难的任务，受到固有的电子-空穴交换相互作用的阻碍。在这项研究中，我们提出了一个全面的研究谷极化的有限动量激子在WSe $_2$ -MLs在整个布里渊区通过求解密度泛函理论（DFT）为基础的Bethe-Salpeter方程（BSE）的对称性分析的指导下。我们发现，有限动量激子实际上是在一般情况下，以及从交换诱导的谷去极化免疫，除了那些特定的激子动量方向与轴相一致的$3σ_v$和$3C_2'$对称性在TMD-ML。受对称性的支配，动量空间中的全区域激子带的谷赝自旋织构局部地由单个Skyrmion状结构表征，其中高度谷极化的有限动量激子态集中在该结构中。值得注意的是，我们表明，高程度的谷极化的有限动量激子状态是非常好地转移到所产生的声子辅助光致发光的光学偏振，这表明这些谷间激子在谷为基础的光子学的前景有用。
2020-10-11 cond-mat.mes-hall
Dynamical axion state with hidden pseudospin Chern numbers in MnBi$_{2}$Te$_{4}$-based heterostructures
轴子是一种假想的基本粒子，最初是为了解决粒子物理学中的电荷共轭-宇称问题而提出的。有趣的是，轴子态出现在拓扑绝缘体的有效理论中，并在凝聚态物理中引起了广泛的关注。时间反演或反转对称性约束了要被量化的轴子场$θ$。当时间反演和反转对称性都被反铁磁序打破时，轴子场$θ$会随着磁场涨落而变得非量子化和动态化，这被称为动态轴子场。在这里，我们揭示了广泛的一类拓扑绝缘体为基础的动力学轴子状态可以区分从正常的绝缘体为基础的一个隐藏的量从赝自旋陈数。受最近对MnBi $_{2}$ Te $_{4}$族材料的研究的启发，我们进一步表明，这种基于拓扑绝缘体的动力学轴子态有望在基于MnBi $_{2}$ Te $_{4}$的异质结构中实现，这将极大地促进凝聚态物理中轴子电动力学的研究。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall
Tuning valley polarization in a WSe2 monolayer with a tiny magnetic field
在半导体过渡金属二硫属化物的单层中，光螺旋度（$σ^+$或$σ^-$）被锁定到谷自由度，导致不同谷种群的光学初始化的可能性。然而，一个非常快速的谷赝自旋弛豫（在皮秒的时间尺度）发生的光学明亮（电偶极活性）激子的光谷电子学的发展带来了一些限制。在这里，我们表明，谷间散射的激子可以显着抑制在一个$\mathrm{WSe}_2$单层，一个直接的间隙二维半导体与激子基态是光学黑暗。我们证明，已经低效的弛豫激子赝自旋在这样的系统中可以被抑制，甚至进一步的应用程序的一个微小的磁场的$\sim$ 100 mT。时间分辨光谱揭示了赝自旋动力学是一个两步弛豫过程。赝自旋的初始衰减发生在暗激子的水平上的时间尺度为100 ps，这是可调谐的磁场。一旦暗激子形成更复杂的物体，允许它们的辐射复合，这种衰变之后是甚至更长的衰变（$>1$ ns）。我们发现的慢谷赝自旋弛豫容易操纵的磁场工程的谷赝自旋在过渡金属dichalcogenides的动力学开辟了新的前景。
2015-12-02 cond-mat.mes-hall
Ultrafast pseudospin quantum beats in multilayer WSe$_2$ and MoSe$_2$
具有六边形对称性的层状范德华材料为它们的电子提供了额外的自由度，即所谓的谷指数或谷赝自旋。这个量在概念上表现得像电子自旋，因此创造了谷电子学这个术语。在这种情况下，半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）的组是特别有吸引力的，由于大的自旋轨道相互作用和直接带隙在K点的六边形布里渊区。在这项工作中，我们提出的激子跃迁的单层和多层WSe $_2$和MoSe $_2$材料的时间分辨法拉第椭圆率（TRFE）与面内磁场，$B_{\parallel}$，高达9 T的调查。在单层样品中，测得的TRFE时间轨迹几乎是独立的$B_{\parallel}$，这证实了接近零的面内激子$g$因子$g_\parallel$，符合第一性原理计算。与此形成鲜明对比的是，我们观察到显着的时间振荡多层样品$B_{\parallel}>0$。值得注意的是，提取的面内$g_\parallel$非常接近所报道的材料的面外激子$g$因子，即分别用于WSe $_2$和MoSe $_2$多层膜中的1s A激子的$|g_{\parallel 1s}|=3.1\pm 0.2$和$2.5\pm0.2$。我们的第一性原理计算很好地证实了多层样品的非零$g_{\parallel}$的存在。我们提出多层样品中振荡的TRFE信号是由激子的赝自旋量子拍引起的，这是多层样品中自旋和赝自旋层锁定的表现。我们的研究结果表明，超快赝自旋旋转在GHz至太赫…
2022-04-26 cond-mat.mes-hall
Valley coherent exciton-polaritons in a monolayer semiconductor
二维过渡金属二硫属化物（TMD）半导体提供了使用偏振光访问电子谷自由度的独特可能性，从而为远距离系统之间的谷信息传递开辟了道路。具有明确定义的谷指数（或谷赝自旋）的激子以及激子谷态的叠加可以分别用具有圆偏振和线偏振的光产生。然而，所产生的激子具有短的寿命（ps），并且还受到电子-空穴交换相互作用的影响，导致谷赝自旋和相干性的快速弛豫。在这里，我们表明，这些过程的控制，可以通过嵌入单层的WSe $_2$在光学微腔中，其中部分光部分物质激子极化激元形成在强的光-物质耦合制度。我们证明了谷相干极化激元种群的光学初始化，表现出发光的线性偏振度高达3倍以上的激子。我们进一步控制的极化激元谷相干性的演变，使用法拉第磁场旋转谷赝自旋的角度定义的激子腔模失谐，这超过了裸激子的旋转角。这项工作提供了独特的见解，在TMD的退相干机制，并展示了潜在的工程谷赝自旋动力学在单层半导体嵌入光子结构。
2018-04-24 cond-mat.mes-hall
Ultrafast exciton transport in van der Waals heterostructures
本文针对范德华异质结中激子的超快非扩散传播现象，提出了一种基于波导模式形成及其辐射传输的替代激子传输模型。
2024-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Laterally Extended States of Interlayer Excitons in Reconstructed MoSe$_2$/WSe$_2$ Heterostructures
本研究结合实空间计算与低温光致发光实验，揭示重构 MoSe$_2$/WSe$_2$ 异质结构中的层间激子可横向扩展至莫尔周期之外，而非主要局域化。
2024-11-29 cond-mat.mes-hall
Indirect excitons in van der Waals heterostructures at room temperature
范德华过渡金属二硫属化物（TMD）异质结构中的间接激子（IX）的特征在于高结合能，使得它们在室温下稳定，并为探索激子系统中的基本现象和开发在高温下操作的激子器件提供了机会。我们提出了在室温下观察的IX的范德华TMD异质结的基础上的单层的MoS $_2$分离的原子薄的六方氮化硼。在TMD异质结构中实现的IX具有比单层TMD中的直接激子的寿命长几个数量级的寿命，并且它们的能量是门控的。
2017-09-20 cond-mat.mes-hall
Control of the exciton valley dynamics in van der Waals heterostructures
在具有过渡金属二硫属化合物单层的范德华异质结中，激子谷动力学是由激子中电子和空穴之间的长程交换相互作用驱动的。它耦合在相反的圆极化导致在单层平面中传播的激子的纵向-横向分裂的活跃状态。在这里，我们从理论上研究的电介质环境的影响上的远程交换相互作用，并演示如何在六方氮化硼的封装修改激子横向分裂。我们计算激子自旋/谷极化弛豫由于长程交换相互作用，并表明单层环境的变化导致显着的，高达五倍，增强激子谷极化寿命。
2020-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Exciton Transport under Periodic Potential in MoSe2/WSe2 Heterostructures
最近，实验证实了通过堆叠两个晶格失配的过渡金属二硫属化物（TMD）单层形成的异质结构中的莫尔超晶格导致受限激子态的预测形成。TMD异质结构中的这种周期性势起到扩散势垒的作用，其影响层间激子（电子和空穴在空间上集中在不同单层中）的能量传输和动力学。理解激子在这种条件下的输运对于建立作为下一代器件平台的材料系统是必不可少的。在这项工作中，我们实验量化的层间激子在六方氮化硼（hBN）封装，钼二硒钨/二硒化物（MoSe 2/WSe 2）异质结构中经历的扩散势垒通过研究激子输运在不同温度下。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall
Control of excitons in multi-layer van der Waals heterostructures
本文报道了由\Mo*和六方氮化硼（hBN）原子薄层构成的双量子阱范德华异质结中激子的实验研究。中性和带电激子的发射受门电压、温度以及螺旋度和光激发功率的控制。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall
Long-range quantum transport of indirect excitons in van der Waals heterostructure
空间间接激子（IX）（也称为层间激子）的长寿命使得长距离IX传播成为可能。由原子级薄的过渡金属二硫属化物（TMD）层组成的范德华异质结构提供了实现具有高结合能的激子的机会，并为实现激子量子现象和激子器件提供了材料平台。深入研究了在TMD异质结构中IXs的传播。然而，尽管长IX寿命，数量级长于空间直接激子（DX）的寿命，一个相对短的距离IX传播与$1/e$衰减距离$d_{1/e}$几个$μ$ m的TMD异质结构的研究中报道。IX传播的短范围源自面内势，其使激子局域化并抑制激子输运。特别是，在TMD异质结构中预测的显著的面内莫尔电位可以对IX传播造成障碍。在这项工作中，我们实现了在MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结的宏观长程IX传播与$d_{1/e}$达到$\sim 100$ $μ$ m。IX传播的强烈增强是利用异质结构中的DXs共振的光激发实现的。IX传播的强烈增强源于IX本地化和散射的抑制，并在量子制度中观察到。
2022-06-03 cond-mat.mes-hall
Voltage-controlled long-range propagation of indirect excitons in van der Waals heterostructure
间接激子（IX），也称为层间激子，可以形成激子器件的介质，激子器件的操作基于激子的受控传播。激子器件的原理证明在GaAs异质结构中得到证明，其中激子器件的操作限于低温。范德华过渡金属二硫属化物（TMD）异质结构中的IX的特征在于高结合能，使得IX在室温下稳定，并提供了创建在高温下操作的适用于应用的激子器件的机会。然而，TMD异质结构的一个特征是存在莫尔超晶格势，这被预测会导致IX能量的调制达到数十meV。这些面内能量景观可以导致IX局部化，使得在TMD和GaAs异质结构中的IX传播根本不同，并且使得在TMD异质结构中是否可以实现长距离IX传播不确定。在这项工作中，我们实现了长距离IX传播的$1/e$ IX发光衰减距离达到13微米的MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构。实现了对激子发光的远程控制：激子晶体管漏极的激子发光信号被栅极电压控制在40倍以内。这些数据表明，长距离IX传播是可能的TMD异质结构与预测的莫尔超晶格势。
2021-01-04 cond-mat.mes-hall
Interlayer excitons in MoSe$_2$/WSe$_2$ heterostructures from first-principles
基于\emph{ab initio}理论计算了MoSe $_2$（或MoS $_2$）和WSe $_2$垂直异质结构的光谱，揭示了MoSe $_2$和WSe $_2$的\textsl{A}激子下面的两个自旋轨道分裂的里德堡激子系列，其中第一激子的结合能约为250 meV.同时，我们预测晶体学取向的MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构表现出间接的基本带隙。由于MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构的II型性质，间接跃迁和对应于直接跃迁的激子Rydberg系列表现出不同的层间性质，具有耦合电子和空穴的空间电荷分离。实验观察到的MoX $_2$ /WY $_2$异质结构的光致发光光谱中的长寿命态归因于这种层间激子态。我们的计算进一步表明，层间激子的峰值能量和它们的振荡强度的堆叠顺序的效果。
2018-04-06 cond-mat.mes-hall
Direct Measurement of Exciton Valley Coherence in Monolayer WSe$_2$
在晶体中，动量空间中的能带极值可以通过它们的谷指数来识别。与谷赝自旋指数相关的内部量子自由度可以充当类似于电子电荷或自旋的有用信息载体。近年来，随着石墨烯和过渡金属二硫属化物等原子级薄材料的发现，人们对谷电子学的兴趣又恢复了。然而，谷相干时间，操纵谷赝自旋的关键量，从来没有在任何材料中测量。在这项工作中，我们使用一系列的激光脉冲共振产生的激子（库仑束缚的电子-空穴对）在单层WSe $_2$的相对谷的相干叠加。所施加的谷相干性持续约100飞秒。我们认为，电子-空穴交换相互作用提供了一个重要的退相干机制，除了激子布居衰减。我们的工作提供了关键的洞察力的要求和战略的光学操纵的谷赝自旋未来valleytronics的应用。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall
Electrical control of inter-layer excitons in van der Waals heterostructures
本文研究了垂直电场作用下过渡金属二硫属化物（TMDC）叠层中的激子，这里是MoSe $_2$ /WSe $_2$ van der Waals异质结.用密度泛函理论计算得到了能带结构，以及分别在导带和价带中的电子和空穴波函数。尽管异质结构的II型性质导致完全电荷分离的层间激子，但层间的载流子分布被示出为容易通过外场来调谐。我们的研究结果表明，中等值的电场产生更均匀分布的波函数沿异质结构，从而提高层间激子结合能，最显着的是，它的振子强度。
2017-09-25 cond-mat.mes-hall
Observation of exciton-exciton interaction mediated valley depolarization in monolayer MoSe$_2$
单层过渡金属二硫属化物（TMD）中的谷赝自旋被认为是一种在各种光电子器件中操纵信息的新方法。这依赖于在长时间尺度（数百ns）上保持稳定的大谷极化。然而，时间分辨测量报告谷寿命只有几个ps。这归因于声子介导的谷间散射和谷赝自旋通过电子-空穴交换的进动等机制。本文利用瞬态自旋光栅直接测量了单层MoSe $_{2}$的谷线退极化寿命。我们发现了一个快速的谷衰减率，在不同的温度下与激发密度呈线性关系。这建立了强激子-激子库仑交换相互作用的存在，增强了谷去极化。我们的工作突出了抑制单层TMD中激子谷赝自旋有效利用的微观过程。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall
Impact of charge transfer excitons on unidirectional exciton transport in lateral TMD heterostructures
该研究通过微观模拟hBN封装WSe$_2$-MoSe$_2$横向异质结构中的激子动力学，揭示能量偏移驱动的单向漂移与界面CT激子捕获的竞争导致低温下传播反而更弱的反直觉热控机制。
2025-03-03 cond-mat.mes-hall
Tunable Phases of Moiré Excitons in van der Waals Heterostructures
将过渡金属二硫属化物单层堆叠成具有有限扭转角的异质结构，产生具有可调周期性的人工莫尔超晶格。因此，激子经历周期性电势，其可用于定制这些材料的光电性质。虽然最近的实验研究已经证实了扭曲角相关的光谱，莫尔激子共振的微观起源尚未完全澄清。在这里，我们结合第一性原理计算与激子密度矩阵形式主义，研究不同的莫尔激子相位之间的转换和它们对扭曲的MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构的光学性质的影响。在小于2 $^{\circ}$的角度，我们发现平面，云纹捕获层间和层内激子的状态。该莫尔激子相位在3 $^{\circ}$处急剧地变为完全离域状态。我们预测的线性和二次扭转角依赖的激子共振的云纹陷阱和离域激子相，分别。我们的工作提供了微观的见解，打开了在范德瓦尔斯超晶格中定制莫尔激子相位的可能性。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall
Tunable exciton valley-pseudospin orders in moiré Bose-Hubbard model
该研究在半导体莫尔超晶格的激子体系中实现 spin-1/2 Bose-Hubbard 模型，揭示 ν_ex=1 附近可调的谷赝自旋 FM-xy 到 FM-z 相变及其玻色统计特性。
2024-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Cavity-control of bright and dark interlayer excitons in van der Waals heterostructures
单层（ML）过渡金属二硫属化物（TMD）集成在光学微腔主机激子极化激元作为一个标志的强光-物质耦合制度。类似的概念，混合轻物质系统采用空间间接激子与永久的电偶极矩在异质双层（HBL）晶体的承诺实现激子极化激元气体和凝聚体与immersed偶极相互作用。在这里，我们确定了空间间接的动量明亮和动量暗层间激子的垂直MoSe $_2$ -WSe $_2$异质结构的光学签名和实施腔控制的激子流形。我们的实验量化的强度轻物质耦合为零和有限动量激子驻留在莫尔超晶格的TMD HBLs，并表明这两个激子物种容易受到Purcell增强腔修改的光子环境。我们的结果形成的基础上，偶极激子极化激元气体和凝聚体的混合腔-范德华异质结构系统的进一步发展。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall
Excitons under large pseudomagnetic fields
本研究利用可调单轴应变在TMDs中产生超过40 Tesla的赝磁场，展示了Zeeman效应和Larmor进动的赝自旋类似物，揭示了激子的玻色子本质，为探测多体态和实现赝自旋器件奠定了基础。
2024-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interlayer exciton dynamics in van der Waals heterostructures
激子结合能高达数百meV，在光频范围内有很强的光吸收，这使得过渡金属二硫属化物（TMD）有望成为新型光电纳米器件。特别是，原子级薄的TMD可以堆叠成异质结构，从而能够设计具有定制特性的新材料。强库仑相互作用产生层间激子，其中电子和空穴在不同层中空间分离。在这项工作中，我们揭示了这些根本上有趣的和技术相关的层间激子态的形成，热化和衰变背后的微观过程。特别地，我们提出了示例性的MoSe $_2$ -WSe $_2$异质结构的层间激子结合能和波函数以及它们的时间和能量分辨动力学。最后，我们预测了层间激子对这些材料的光致发光的主要贡献。
2018-04-23 cond-mat.mes-hall
Interlayer Exciton-Phonon Bound State in Bi2Se3/monolayer WS2 van der Waals Heterostructures
组装二维（2D）材料层以形成范德华异质结构排列的能力为材料设计和合成提供了重要的机会。层间的相互作用提供了一条通往新属性和功能的道路，理解这种相互作用对于实现这一目标至关重要。在这里，我们报告形成层间激子-声子束缚态的Bi 2Se 3/WS 2异质结构，其中Bi 2Se 3 A1（3）表面声子，一种模式，特别容易受到电子-声子耦合，是印记到激子发射的WS 2。激子-声子束缚态（或激子-声子准粒子）呈现为叠加在WS 2激子光致发光光谱上的均匀分离的峰，其周期性间距对应于A1（3）表面声子能量。Bi 2Se 3的低温偏振拉曼光谱揭示了强烈的表面声子和局部对称性破缺，这使得A1（3）表面声子以其他禁止的散射几何形状出现。我们的工作推进了复杂的层间范德华相互作用的知识，并促进了将不同材料的独特传输和光学特性结合到一个设备中的技术，用于可能的自旋电子学，谷电子学和量子计算应用。
2023-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Interlayer exciton dynamics in a dichalcogenide monolayer heterostructure
在由不同的过渡金属二硫属化物单层组成的异质结构中，可以发生交错的能带对准，导致光学产生的电子-空穴对快速电荷分离成相对的单层。这些空间上分离的电子-空穴对是库仑耦合的并且形成层间激子。在这里，我们研究了这些层间激子的异质结构组成的MoSe $_2$和WSe $_2$单层使用光致发光光谱。我们观察到一个非平凡的层间激子的线宽和峰值能量的温度依赖性，包括一个异常强大的初始红移的过渡与温度，以及显着的蓝移的发射能量随着激发功率的增加。通过结合这些观察与时间分辨的光致发光测量，我们能够解释所观察到的行为作为层间激子扩散和偶极，排斥激子-激子相互作用的组合。
2017-03-01 cond-mat.mes-hall
Coherent exciton-exciton interactions and exciton dynamics in a MoSe\textsubscript{2}/WSe\textsubscript{2} heterostructure
激子之间的相干耦合是多体相互作用的核心，过渡金属二硫属化物（TMD）异质结构作为研究这些相互作用的新兴平台。我们采用多维相干光谱的单层MoSe \textsubscript{2} /WSe \textsubscript{2}异质结和观察相干耦合激子空间定位在单层MoSe $_2$和WSe $_2$。通过多体光谱，我们进一步观察到了自由层间电子空穴对的吸收态。这一观察结果产生的层间激子结合能约250毫电子伏的光谱测量。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Interlayer Exciton Laser with Extended Spatial Coherence in an Atomically-Thin Heterostructure
二维半导体由于其强的激子-光子相互作用和工程和集成的灵活性而成为纳米光子学的一类新材料。利用这些特性，我们设计了一种基于偶极层间激子的高效激光介质，在旋转排列的原子薄异质结构中。激光测量从过渡金属二硫族化物异质双层集成在氮化硅光栅谐振器。在整个激光阈值的发射的空间相干性的急剧增加被观察到。这项工作建立了层间激子在二维异质结构作为硅兼容的相干介质。这些层间激子具有电可调的光-物质相互作用强度和长程偶极相互作用，有望在低功率、超快激光和调制器以及丰富的多体量子现象方面得到应用。
2019-01-03 cond-mat.mes-hall
Distinctive g-factor of moire-confined excitons in van der Waals heterostructures
实验研究了高质量hBN/WS 2/MoSe 2/hBN异质结构在垂直磁场下近零扭转角的光致发光（PL）谱中激子峰的谷塞曼分裂。我们确定了两个中性激子峰的PL光谱：较低的能量表现出降低的g因子相对于较高的能量峰，和远低于最近报道的其他范德华（VDW）异质结构的层间激子的值。我们提供的证据表明，这样一个可辨别的g-因子源于空间限制的激子在潜在的景观所创建的莫尔图案，由于tolattice失配和/或层间扭曲的异质双层。这使得磁PL的一个重要工具，以达到更深层次的理解的效果上的激子限制在VDW异质结构的莫尔图案。
2022-04-04 cond-mat.mes-hall
Coulomb-mediated interactions of charge-transfer excitons in TMD lateral heterostructures
Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普大学）；mar.quest—Marburg Center for Quantum Materials and Sustainable Technologies（mar.quest—马尔堡量子材料与可持续技术中心）
通过考虑偶极和量子交换相互作用，研究了TMD横向异质结构中高偶极矩电荷转移激子之间的相互作用，预测了密度相关的能量蓝移，并发现小偶极矩下能量重整化与偶极矩呈二次关系。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall
Interlayer Exciton Optoelectronics in a 2D Heterostructure p-n Junction
半导体异质结构是基于固态的光电子器件的主干。范德华异质结组装技术的最新进展使得半导体异质结的能带工程能够用于原子级薄的光电子器件。在具有II型能带排列的二维异质结构中，层间激子，其中库仑束缚的电子和空穴被限制在相对的层中，已经显示出用于新型激子器件的有希望的性质，包括大的结合能，微米尺度的面内漂移扩散，以及长的布居和谷极化寿命。在这里，我们展示了层间激子光电子学的基础上静电定义的横向pn结在MoSe 2-WSe 2异质双层。施加正向偏压使得能够首次观察到来自层间激子的电致发光。在零偏压下，pn结作为一个高灵敏度的光电探测器，其中的波长相关的光电流测量允许直接观察层间激子的共振光激发。与层内激子的共振激发相比，从层间激子得到的光电流幅度小约200倍。这意味着层间激子振子强度比层内激子小两个数量级，这是由于电子和空穴到相对层的空间分离。这些结果为在未来的二维异质结构光电子器件中利用层间激子奠定了基础。
2017-01-03 cond-mat.mes-hall
Distinct moiré Exciton dynamics in WS2/ WSe2 heterostructure
本研究通过时间分辨泵浦-探测光谱探究扭转WS2/WSe2异质结的莫尔激子动力学，发现不同层内激子的时间演化、衰减速率存在差异，明确了层间莫尔激子的形成时间与寿命，为莫尔激子本质研究及光电器件开发提供参考。
2024-10-07 cond-mat.mes-hall
Exciton routing in the heterostructure of TMD and paraelectrics
本文提出了一种在量子顺电衬底上的过渡金属二硫属化物（TMD）单层膜中空间激子能量控制和激子路由的方案。它依赖于衬底介电常数对温度变化的超灵敏响应，允许在单层中对库仑相互作用进行空间非均匀屏蔽。作为一个例子，我们考虑的异质结构的TMD和钛酸锶氧化物SrTiO $_3$，其中大的介电屏蔽可以实现。我们研究了衬底温度对TMD单分子膜的特征电子特性的影响，如粒子带隙和激子结合能，玻尔半径和非线性（激子-激子相互作用）。粒子带隙和激子结合能调制的组合导致激子共振能量的移动。应用局部加热，我们创建不同的激子共振能量和激子流朝向样品的能量较低的区域的空间图案。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall
Exciton landscape in van der Waals heterostructures
本文结合激子密度矩阵形式理论与密度泛函理论，系统揭示了TMD同质和异质双层在不同堆叠下的激子景观，确定了能量最低激子态，并厘清了杂化与层极化对亮暗激子光致发光谱的贡献。
2022-01-18 cond-mat.mes-hall
Electrical control of interlayer exciton dynamics in atomically thin heterostructures
半导体中的激子，即受激电子和空穴的束缚对，可以形成新类别的量子光电子器件的基础。由原子级薄的半导体过渡金属二硫属化物（TMD）构建的范德华异质结构使得能够在不同层中由电子和空穴形成激子，从而产生具有大结合能和长寿命的层间激子。利用单层TMD的异质结构，我们实现了长寿命中性和带电层间激子的光和电产生。我们证明了中性层间激子在整个样品中的传输，可以通过激发功率和栅电极来控制。利用欧姆接触器件实现了带电层间激子的漂移运动。激子的电产生和控制为实现玻色子复合粒子的完全电调谐量子操纵提供了一条新的途径。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall
Plasmon-Enhanced Interface Charge Transfer Exciton of 2D In-Plane Lateral and van Der Waals MoS$_2$/WS$_2$ Heterostructures
采用第一性原理计算和有限元电磁模拟相结合的多尺度计算方法，研究了二维横向和范德华2 H相MoS 2/WS 2异质结构的等离子体增强层间电荷转移激子.在2 H横向和范德华MoS $_2$ /WS $_2$异质结中观察到弱ICT激子。理论结果揭示了等离子激元与ICT激子强耦合产生激子的物理原理。金属等离子体激元能强烈增强弱CT激子，为观察弱CT激子提供了新的途径。我们的研究结果有助于加深对横向和范德华异质结中激子与等离子体激元强耦合作用所产生的激子的理解。
2020-03-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Control of interlayer excitons in two-dimensional van der Waals heterostructures
基于过渡金属二硫属化物的范德华异质结构中具有独特自旋谷物理特性的长寿命层间激子使其在下一代器件的信息处理中具有前景。虽然已经广泛研究了不同类型的异质堆叠中的层间激子的发射特性，但是仍然缺乏改变谷态或调谐发射能量和强度所需的这些激子的操纵。在这里，我们证明了这种控制层间激子MoSe 2/WSe 2异质结构。我们的堆叠与h-BN的封装确保超净界面，使我们能够解决四个单独的窄层间发射峰。我们观察到两个主要的层间过渡与相反的螺旋圆偏振激发下，保存或反转入射光的偏振。我们进一步证明了控制的波长，强度和极化激子发射的电场和磁场。这种操纵层间激子及其极化的能力可以为新型激子和谷电子器件应用铺平道路。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall
Electrically controlled emission from triplet charged excitons in atomically thin heterostructures
激子是复合玻色子，可以具有自旋单重态和三重态。在通常的半导体中，如果没有额外的自旋翻转机制，三重态激子是效率极低的光发射体。过渡金属二硫属化物（TMD）中的大自旋轨道耦合使圆偏振光与具有选择性谷和自旋的激子耦合。在这里，我们证明了电子控制的MoSe $_2$ /WSe $_2$ TMD范德华（vdW）异质结中的自旋三重态层间激子的增亮。在TMD异质结构中的vdW层的原子注册为层间激子提供了准角动量，使得能够从否则暗的自旋三重态激子发射。利用磁场，我们证明了在同一个谷中的三重态和单重态激子发射的光子具有相反的手征性。我们还测量有效的激子g因子，提出直接和定量的证据三重态层间激子。我们进一步证明了单重态和三重态带电激子之间的相对光致发光强度的门调谐。单重态和三重态激子之间的电控发射使得光电子器件能够配置激子手性、自旋和谷量子态。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall
Localized bright luminescence of indirect excitons and trions in MoSe$_2$/WSe$_2$ van der Waals heterostructure
半导体异质结构中的间接激子（IX）是玻色子，可以冷却到量子简并温度以下，并且可以通过电压和光进行有效控制。IX量子玻色气体和IX器件在GaAs异质结构中进行了探索，其中IX的存在范围限于低温，因为IX结合能低。范德华过渡金属二硫属化物（TMD）异质结构中的IX的特征在于大的结合能，这为探索激子量子气体和在高温下创建激子器件提供了机会。TMD异质结构也为研究单激子现象和少粒子复合物提供了一个新的平台。在这项工作中，我们目前的研究，在MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构的IX和报告的两个IX发光线的能量分裂和温度依赖性，确定他们为中性和带电IX。实验发现的间接带电激子（即间接三离子）的结合能接近TMD异质结构中负间接三离子的计算结合能28 meV [Deilmann，Thygesen，Nano Lett. 18，1460（2018）]。我们还报道了在低温下实现发光线宽达到4~meV的IXs。在局域化的斑点中观察到IX发光强度的增强和窄线宽。
2019-11-20 cond-mat.mes-hall
Chiral excitonics in monolayer semiconductors on patterned dielectric
单层过渡金属二硫属化物在简并谷处具有紧密束缚的亮激子，其中电子-空穴库仑交换相互作用强烈地将谷赝自旋耦合到激子的动量。置于周期性结构的介质衬底上，库仑相互作用的空间调制导致了具有实空间谷赝自旋织构的激子布洛赫态的形成.我们发现这种空间谷纹理的激子布洛赫函数是模式锁定的传播方向，使纳米光激发的定向激子流通过谷选择规则。注入的激子电流的左右方向性由激发的圆偏振控制，而角度方向性由激发位置控制，在超晶胞中表现出涡旋图案。这种现象让人想起纳米光子结构中的手性光-物质相互作用，其中引导电磁波的作用现在被均匀单层中的谷轨道耦合激子布洛赫波所取代，这指向具有非互易功能的新激子器件。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall
Strain-programmable exciton diffusion in moiré heterostructures
Seoul National University（首尔大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
通过调控WSe2-MoSe2异质结中的层间应变，打破C3旋转对称性改变莫尔超晶格几何，实现沿拉伸方向的偏振激子发射和优先扩散，为设计莫尔超晶格和编程激子输运提供新方法。
2026-06-09 cond-mat.mes-hall
Microscopic origin of anomalous interlayer exciton transport in van der Waals heterostructures
范德华异质结构成了一个平台，研究有趣的多体量子现象。特别是，过渡金属二硫属化物（TMD）异质双层主机长寿命的层间激子，表现出永久的面外偶极矩。在这里，我们开发了一个层间激子-激子相互作用的微观理论，包括层间激子的偶极性质以及它们的费米子结构，这引起了一个有吸引力的费米子交换。我们发现，这些相互作用有助于漂移力导致在高密度的MoSe $_2$-WSe $_2$异质结中的高度非线性激子传播。我们表明，传播可以通过改变TMD层之间的hBN间隔的数量或通过调整介电环境进行调谐。特别是，虽然违反直觉，我们发现，层间激子在独立的样品中传播慢于hBN封装的TMD中的激子-由于增强的净库仑漂移与更强的环境屏蔽。总的来说，我们的工作有助于更好地微观理解层间激子输运在技术上有前途的原子薄半导体。
2022-07-08 cond-mat.mes-hall
Expansion of a Valley-Polarized Exciton Cloud in a 2D Heterostructure
包括不同单层半导体的异质结构为基础科学和器件技术提供了一个新的系统，例如在新兴的谷电子学领域。在这里，我们实现了单层WSe 2-MoSe 2垂直异质结谷特定的层间激子。我们创建层间激子自旋谷极化的圆偏振光泵浦，并确定谷寿命为40纳秒。这种长寿命的极化使得谷极化激子云的膨胀超过几微米的可视化成为可能。极化的空间图案随着激子密度的增加而演变成环，这是谷激子交换相互作用的表现。我们的工作为基于范德华异质结层间激子的量子光电子学和谷电子学奠定了基础。
2016-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Moiré Excitons in WSe2/WS2 Heterostructure Superlattices
莫尔超晶格提供了一个强大的工具，工程师在二维（2D）异质结构，其中原子薄层之间的相互作用定性地改变超晶格的电子能带结构的新的量子现象。例如，迷你狄拉克点，可调莫特绝缘体状态，和霍夫斯塔德蝴蝶可以出现在不同类型的石墨烯/氮化硼莫尔超晶格中，而相关的绝缘状态和超导性已经在扭曲的双层石墨烯莫尔超晶格中报道。除了对单粒子态的显著影响外，最近预测莫尔超晶格还具有新颖的激发态，如莫尔激子带。在这里，我们报告的莫尔超晶格激子状态的第一次观察近对齐WSe 2/WS 2异质结构。这些莫尔激子态在吸收光谱中表现为围绕原始WSe 2 A激子共振的多个出射峰，并且它们表现出与WSe 2单层和大扭曲角WSe 2/WS 2异质结构中的A激子明显不同的栅极依赖性。所观察到的现象可以用一个理论模型来描述，其中周期性莫尔势比激子动能强得多，并产生多个平坦的激子微带。莫尔激子带为探索和控制过渡金属二硫属化物中的拓扑激子和关联激子哈伯德模型等新的物质激发态提供了一个有吸引力的平台。
2018-12-24 cond-mat.mes-hall
Interface engineering of charge-transfer excitons in 2D lateral heterostructures
针对单层侧向异质结中束缚电荷转移激子的存在争议，基于微观理论揭示其形成机制及界面与介电调控规律，并经实验证实低能CT激子发射，推进了对二维侧向异质结构光学性质的微观理解。
2023-02-06 cond-mat.mes-hall
Long-range spatial extension of exciton states in van der Waals heterostructure
University of California San Diego（加利福尼亚大学圣迭戈分校）
研究揭示了范德瓦尔斯异质结构中间接激子的长程空间扩展特性，通过光致发光谱窄线分析，发现激子态在摩尔势场中被弱散射限制，扩展距离达数微米。
2025-08-27 cond-mat.mes-hall
Microsecond dark-exciton valley polarization memory in 2D heterostructures
过渡金属二硫属化合物（TMD）具有谷自由度，具有光学选择规则和自旋谷锁定特性，在谷电子器件和量子计算中具有广阔的应用前景。对于任一应用，长的谷极化寿命是至关重要的。已有的研究结果表明，单层激子在皮秒左右，电子、空穴或局域激子在纳秒左右，层间激子在几十纳秒左右。在这里，我们表明，暗激子在二维异质结构提供了微秒谷极化存储器由于磁场诱导抑制谷混合。暗激子的寿命表现出磁场和温度的依赖性，这与理论预测一致。二维异质结中较长的暗激子寿命和谷极化寿命使其在长距离激子输运和宏观量子态产生方面具有广阔的应用前景。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental evidences of quantum confined 2D indirect excitons in single barrier GaAs/AlAs/GaAs heterostructure using photocapacitance at room temperature
在室温下，利用光电容谱和光电流谱研究了GaAs/AlAs/GaAs单势垒异质结中激子的吸收.光电容谱显示γ-AlAs势垒周围形成的间接激子的共振峰。与直流光电流谱不同，在较高偏压下，频率依赖的光电容谱有趣地随着隧穿的增加而发生红移、锐化，然后减小。这种差异清楚地指出，不同的激子动力学支配这两个光谱测量。我们还讨论了为什么这样的量子限制偶极的间接激子可以有物理上有限的概率，即使在室温下生存。最后，我们的观察表明，光电容技术，这是很少用于检测激子在过去，是有用的选择性检测和实验调谐相对较少的数量（~10^11/cm 2）的光生间接激子具有大的有效偶极矩在这种类型的准二维异质结构。
2018-02-01 cond-mat.mes-hall
Momentum-space indirect interlayer excitons in transition metal dichalcogenide van der Waals heterostructures
过渡金属二硫属化物（TMDC）的单层具有由激子（紧密结合的电子-空穴对）主导的特殊光学性质。通过确定性地堆叠单个单层来形成范德华异质结构允许通过选择材料和层的相对取向来调节各种性质。在这些结构中，出现了一种新型的激子，其中电子和空穴在空间上分离。这些层间激子允许探索多体量子现象，非常适合谷电子应用。大多数情况下，完全空间分离的电子和空穴源于单层布里渊区的$K$谷的基本模型被应用于描述这样的激子。在这里，我们结合光致发光光谱和第一性原理计算扩展层间激子的概念。我们确定了一个部分电荷分离的电子-空穴对在MoS $_2$/WSe $_2$异质结构驻留在$Γ$和$K$谷。我们控制这种新型的动量空间间接的，但强约束激子的相对取向的变化层的发射能量。这些发现代表了对TMDC异质结构和器件中激子效应的理解和控制的关键一步。
2018-03-13 cond-mat.mes-hall
Phase Coherent Oscillations of Excitonic Photocapacitance and Bose-Einstein Condensation in Quantum Coupled 0D-2D Heterostructure
报道了10 K下双势垒共振隧穿异质结光电容的量子相干振荡。周期性的存在和不存在尖锐的激子跃迁的光电容光谱与增加的偏压证明了强耦合的InAs量子点（0 D）和三角形GaAs量子阱（2D）之间。这种0 - 2维异质结构中的相干共振隧穿建立了激子玻色-爱因斯坦凝聚的动量空间变窄。在低于70 K时，激子密度的急剧增加表明，与每个InAs量子点锚定的激子波函数可以在200 μ m左右的宽范围内横向重叠，从而产生激子玻色-爱因斯坦凝聚体的宏观量子态。这本身就指出了在通常的2D-2D双层和耦合量子阱样品中遇到的困难，这些样品以前用于研究激子BEC。最后，我们预测如何耦合量子点和量子阱异质结构可以显示激子玻色-爱因斯坦凝聚在更高的温度。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Room-temperature quantum emission from interface excitons in mixed-dimensional heterostructures
本文在二维二硒化钨与一维碳纳米管构成的混合维度异质结构中实现了界面激子的室温观测与单光子发射，通过调控能带排列验证其II型异质结构起源，为量子光子学提供新平台。
2023-07-28 cond-mat.mes-hall
Recombination dynamics of type-II excitons in (Ga,In)As/GaAs/Ga(As,Sb) heterostructures
(Ga用连续波和时间分辨光致发光谱研究了不同温度下的（In）As/GaAs/Ga（As，Sb）多量子阱异质结构。在（Ga，In）As阱中的电子和Ga（As，Sb）阱中的空穴的激子II型跃迁与（Ga，In）As和Ga（As，Sb）阱中的I型激子之间观察到复杂的相互作用。在Tc = 70 K的临界温度以下，II型发光表现出强烈的非指数时间行为。瞬态进行了分析的速率方程模型的框架。发现无序三元Ga（As，Sb）的定域态中激子弛豫和跳跃是正确描述II型激子动力学的决定性过程。
2016-09-29 cond-mat.mes-hall
Interlayer Exciton Valleytronics in Bilayer Heterostructures Interfaced with a Metasurface
最近的建议，使用各向异性的真空过渡金属二硫属化物（TMDC）单层产生谷相干性扩大了潜在的谷自由度的应用在valleytronics。在这项工作中，我们开辟了一个全新的制度，无法与单层TMDC，在相称TMDC双层异质结构的层间激子自发产生的谷相干。利用层间激子在平面内各向异性的电磁真空结合特殊的平面外极化，我们表明，一个更大的区域的布洛赫球可以访问这些异质结构。我们示出了这些激子的可访问的相位给出这个面内各向异性电磁真空。我们对层间激子自发相干性的分析可能为在莫尔异质结构中设计相互作用的量子发射体阵列铺平道路。
2019-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Polarization and charge-separation of moiré excitons in van der Waals heterostructures
本文通过微观材料特异性理论研究了原子重构MoSe₂-WSe₂异质结构中的层内电荷分离，识别出三种依赖扭转角的激子区域，并预测了层内CT激子独特的莫尔位点跳跃行为，提出可通过介电工程调控电荷分离。
2024-10-28 cond-mat.mes-hall
Intertube excitonic coupling in nanotube van der Waals heterostructures
激子在原子级薄的过渡金属二硫属化物和2D范德华异质结构的光学中占主导地位。层间2D激子（其中电子和空穴驻留在不同层中）经由直接电荷转移或经由在层之间交换能量的库仑相互作用在异质结构中快速形成。在这里，我们报告了突出的管间激子效应在准一维范德华异质结组成的C/BN/MoS $_2$核/壳/皮纳米管。值得注意的是，在半导体CNT中激子的脉冲红外激发下，我们观察到在可见光范围内从MoS $_2$皮肤的快速（亚皮秒）激子响应，我们将其归因于相干制度中偶极-偶极库仑相互作用介导的管间双激子。在较长的（$>100$ ps）时间尺度上，从CNT核到MoS $_2$表层的空穴转移进一步改变了MoS $_2$的吸收.我们的直接演示管间激子相互作用和电荷转移在一维范德华异质结表明未来的应用在红外和可见光电子学使用这些径向异质结。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
