The trion as an exciton interacting with a carrier
X $^-$三振子本质上是一个束缚在激子上的电子。然而，由于激子的复合性质，没有办法写出激子-电子相互作用势。我们可以通过使用一种类似于我们为激子与激子相互作用而引入的换相技术来克服这个困难，这种换相技术允许精确地考虑激子的接近玻色子的特性。由此可以得到激子和电子的X $^-$三子产生算符，以及激子和电子之间的X $^-$三子梯形图，这些是今后研究三子多体效应的基本工具。
2003-04-04 cond-mat.mes-hall
Dynamics and control of nonradiative excitons - free carriers mixture in GaAs/AlGaAs quantum wells
利用非简并泵浦-探测光谱技术，在14 nm浅GaAs/Al $_{0.03}$ Ga $_{0.97}$ As量子阱中，实验研究了非辐射激子在大平面波矢作用下的动力学行为.通过激子-激子散射引起的重空穴和轻空穴激子共振的动态加宽，激子动力学被可视化。在非共振激发下，光学地产生自由载流子。在这个制度的激子动力学强烈影响激子载流子散射。特别地，如果一个符号的载流子占主导地位，则它们有效地耗尽非辐射激子的储存器，从而诱导它们散射到光锥中。一个简单的模型的激子动力学的发展，它考虑了光生电子和空穴的能量弛豫，它们耦合成激子，和激子散射到光锥。该模型很好地再现了实验观察到的激子动力学在共振和非共振激发。此外，它正确地描述了实验研究的光致发光脉冲的轮廓。有效的激子-电子相互作用进一步实验验证的激子密度的控制时，额外的激发产生耗尽的水库电子。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall
Kinetics of Exciton Emission Patterns and Carrier Transport
我们报告的激子发射模式的膨胀和塌陷环的动力学测量。环被发现保持其完整性，在膨胀和崩溃，表明所观察到的动力学控制的载流子运输，而不是由一个更快的过程中激子的生产和衰减。环动力学和载流子输运之间的关系，揭示了我们的实验，并通过与理论模型的比较确认，是用来确定电子和空穴的传输特性在一个非接触的方式。
2009-08-20 cond-mat.mes-hall
Interaction enhanced inter-site hoppings for holons and interlayer exciton insulators in moiré correlated insulators
该研究针对过渡金属二硫化物莫尔范德华结构中的关联绝缘体，理论分析了holon与层间激子绝缘体的最近邻格点跃迁，发现库仑相互作用可显著增强其跃迁强度，并得到了层间激子绝缘体的有效玻尔半径与基态-第一激发态能裂。
2025-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
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
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
Wigner supersolid of excitons in electron-hole bilayers
近年来，双层电子-空穴系统（其中一层中的载流子是电子，另一层中的载流子是空穴）得到了积极的研究，重点是激子的玻色-爱因斯坦凝聚。当层间距d远小于每层内的颗粒间距离r_sa_B时，预计会发生这种冷凝。在这篇简报中，我们讨论了一种状态的存在，维格纳超固体，其中激子是相位相干的，但由于偶极排斥而形成维格纳晶体。我们给出了双层系统的定性相图，并讨论了维格纳超固相的性质和可能的签名。
2006-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
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
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
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
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
A Pair of 2D Quantum Liquids: Investigating the Phase Behavior of Indirect Excitons
长寿命的间接激子（IX）表现出丰富的相图，包括玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）、维格纳晶体和其他奇异相。最近的实验暗示了一种新的，“经典”的液体IX以上的BEC过渡。为了揭示这一阶段的性质，我们使用了广泛的理论工具，并没有发现任何证据的驱动力对经典凝聚。相反，我们将凝聚相归因于量子电子空穴液体（EHL），这是Keldysh首次提出的直接激子。考虑到自由载流子与束缚激子的关联，我们研究了激子气体、自由载流子气体和弹性流体动力学之间的相平衡，其中电子-空穴间距、温度、密度和质量比在很宽的范围内。我们的结果与最近的GaAs/AlGaAs耦合量子阱的测量结果相当吻合。
2022-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Trion ground state, excited states and absorption spectrum using electron-exciton basis
我们求解了两个电子加一个空穴的薛定谔方程，把它写成电子-激子基。该基础的主要优点是以自然的方式消除了激子能量的贡献。相互作用的电子激子系统的治疗使用最近开发的复合玻色子多体形式主义，它允许一个精确的处理电子交换。我们数值求解由此产生的电子激子薛定谔方程，与激子的水平限制在最低的$1s, 2s$和$3s$状态，我们得到的trion基态能量作为电子-空穴质量比的函数。虽然我们的结果是在合理的协议，通过使用自由载流子基的最佳变分方法得到的，这种电子激子基是最适合于容易达到束缚和非束缚三离子激发态。通过它们的波函数，我们计算了热载流子存在下二维量子阱的光吸收谱。我们发现位于激子的水平，这是由于电子激子（未绑定）散射状态，和小的峰值与trion绑定状态。
2012-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
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
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
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
Photoexcitation of PbS Nanosheets Leads to Highly Mobile Charge Carriers and Stable Excitons
溶液可加工的二维半导体材料具有可调的厚度和可调的带隙，是一种非常有前途的光电子材料。本文利用光泵浦太赫兹探测光谱研究了不同厚度的二维硫化铅纳米片中自由载流子和激子的性质。通过分析频率依赖的THz响应，发现激子的量子产率很高，自由载流子的散射时间随着纳米片厚度的增加而增加，这归因于较厚纳米片中表面缺陷和配体的影响减小.所讨论的数据提供了厚度为4至16 nm的PbS纳米片的DC迁移率值，其范围为550 - 1000 cm 2/Vs。结果支持胶体2D PbS纳米片用于光电应用的适用性。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Detecting Exciton Condensation through Charge Transport in Semiconductor Heterostructures
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
提出利用掺杂载流子的电荷输运探测过渡金属硫族化物异质结构中的激子凝聚，发现电阻率降低和霍尔电阻率符号反转等独特实验特征。
2026-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
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
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
Feshbach Resonances in Exciton-Charge-Carrier Scattering in Semiconductor Bilayers
本文通过微观散射理论证明隧穿诱导层杂化可在原子级薄半导体中产生两类费什巴赫共振，从而实现对电子与层内及层间激子相互作用的完全可调，为固态系统中研究玻色-费米混合物开辟了新途径。
2025-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
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
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
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
Ring-shaped spatial pattern of exciton luminescence formed due to the hot carrier transport in a locally photoexcited electron-hole bilayer
本文对GaAs/AlGaAs双量子阱中激子发光的环形图案的形成给出了一致的解释。该图案由围绕激光激发光斑的两个同心环组成。结果表明，发光环的出现是由于热载流子在高激发强度下的层内输运。有趣的是，这种输运的两个原因之一可能涉及自组织临界性（SOC），这将是半导体物理学中SOC观测的第一个案例。我们在多体数值模型中进行了广泛的分子动力学模拟来测试这一原因。计算结果与实验结果吻合较好。此外，模拟使我们能够确定这两个发光环形成的特定动力学过程。
2012-07-25 cond-mat.mes-hall nlin.PS
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
Robustness of momentum-indirect interlayer excitons in MoS2/WSe2 heterostructure against charge carrier doping
本研究发现MoS2/WSe2异质结构中的Q-Gamma动量间接层间激子对电子掺杂具有鲁棒性，Cs掺杂引发电荷转移但仅产生10 meV微小能量偏移，使其在室温高载流子密度发光器件中具应用潜力。
2023-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Fundamental differences between exciton and quantum dot duo
半导体激子，即体、量子阱或量子线中的相关电子-空穴对，在概念上不同于量子点中的电子-空穴对，我们提出了五个主要原因：（1）电子-空穴对结合的起源，（2）与额外载流子的相互作用，（3）电子-空穴对的量子性质，（4）与光子的耦合，以及（5）光子吸收机制。由于这些差异，我们不应该像通常那样将量子点中的电子-空穴对称为激子;我们建议将其称为二体。在室内乐的同一框架内，我们同样建议在一个点中调用三个和四个载波，三重奏和四重奏，而不是三号和双激子。
2020-01-26 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
Faraday rotation in photoexcited semiconductors: an excitonic many-body effect
这封信将光激发半导体中的法拉第旋转归因于"泡利相互作用“，即\emph{i}。\emph{e} .，在样品中存在的实激子和耦合到线性偏振光的$σ_{\pm}$部分的虚激子之间进行载流子交换。虽然\emph{direct Coulomb}相互作用将亮激子散射成亮激子，但无论它们的自旋是什么，\emph{Pauli}相互作用都是针对亮激子\emph{with same spin only}。这使得这些泡利相互作用完全负责折射率差异，这来自于其中创建的虚拟激子和重组的虚拟激子与不同载流子形成的过程。为了用光子失谐和激子密度来描述这种差异，我们使用了我们新的相互作用激子的多体理论。它的多臂“湿婆”图为$N$身体交换使透明的物理参与的各种条款。这项工作还表明了法拉第旋转和激子光学斯塔克效应之间存在的有趣的联系。
2005-05-31 cond-mat.mes-hall
Efficient valley polarization of charged excitons and resident carriers in MoS2 monolayers by optical pumping
我们调查与偏振显微光致发光的光泵浦的谷自由度在电荷可调的二硫化钼单层封装在低温下的六方氮化硼。我们报告了一个大的稳态谷极化的不同激子复合物以下的圆偏振激光激发25毫电子伏以上的中性激子过渡。对于第一次在这种材料中，我们揭示了有效的谷抽运带正电的trions，这是迄今为止难以捉摸的非封装单层由于缺陷和激光诱导的大电子掺杂。我们发现，带负电荷的trions目前的极化70%，这是不寻常的大非共振激发。我们将这种大的谷极化归因于MoS2特殊的能带结构，在单粒子图像中，光学暗激子基态与明亮的导带有序共存，导致负电荷的trions的谷弛豫被抑制。此外，我们表明，圆形激发诱导的动态极化的居民电子和空穴，最近所示的钨基单层。这表现为在圆形和线性激发下不同激子复合物的强度的变化。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct view of exciton and carrier dynamics in twisted bilayer graphene
Aarhus University（奥胡斯大学）；STFC Rutherford Appleton Laboratory（STFC卢瑟福阿普顿实验室）；University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）
研究采用时间分辨角分辨光电子能谱观测扭转双层石墨烯，发现带隙内存在幽灵-法诺激子，两层石墨烯峰值电子温度差异源于层间电场驱动的能量再分布。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitonic condensation in spatially separated one-dimensional systems
我们从理论上表明，激子可以形成从空间分离的一维基态人口的电子和空穴，并由此产生的激子可以形成一个quascondensate。我们描述了一个平均场的Bardeen-Cooper-Schrieffer理论在低载流子密度制度，然后专注于核壳纳米线的激子间隙的大小估计为InAs/GaSb线，并作为所有实验相关参数的函数。我们发现，配对的最佳条件包括电子和空穴带的小重叠，大的有效质量的载流子，和周围介质的介电常数低。因此，一维系统为零磁场中激子准凝聚的实验研究提供了一个很好的平台。
2015-05-28 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
Electrical Reservoirs for Bilayer Excitons
二维电子系统的基态是一种激子流体，其附近层中的电子和空穴密度相等。我们表明，可以建立一个水库激子分别接触的两层，并保持化学电势差的值小于空间间接带隙。激子流体和接触之间的平衡通过涉及虚拟中间态的过程进行，其中未成对电子或空穴占据2D层之一中的自由载流子态。当接触化学势与自由载流子能带对齐时，我们推导出激子接触平衡速率与接触和单个2D层之间的电导之间的近似关系，并解释如何使用电学测量来测量激子流体的热力学性质。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Tracking of Exciton and Charge Carrier Transport in Optoelectronic Materials on the Nanometer Scale
我们提出了一种新的光学瞬态吸收和反射显微镜的基础上的衍射限制泵浦脉冲结合宽场探测脉冲，超快粒子数输运的时空研究薄膜。该显微镜实现了低至12 fs的时间分辨率，同时提供了低于10 nm的空间精度。我们展示了显微镜的能力，揭示了一个超快激发态激子的人口运输高达32 nm的并五苯的薄膜，并通过跟踪载流子运动在p型掺杂硅。使用几个周期的光激发脉冲，使脉冲受激拉曼显微光谱，这是用于在100 - 2000 cm-1光谱窗口的化学身份的原位验证。我们的方法弥合了光学显微镜和光谱学之间的差距，允许研究超快输运性质下降到纳米长度尺度。
2019-12-11 cond-mat.mes-hall physics.app-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
Many-body effects in nonlinear optical responses of 2D layered semiconductors
我们进行了超快简并泵浦探测光谱单层WSe 2附近的激子共振。所观察到的差分反射率信号表现出强烈的多体相互作用，包括激子-激子相互作用和自由载流子诱导的带隙重整化的签名。激子-激子相互作用导致共振蓝移，其持续激子寿命（几ps），而带隙重整化表现为共振红移，具有几十ps的寿命。基于多体相互作用的非线性光学极化率模型与实验结果吻合较好。光谱的功率依赖性表明，随着泵浦功率的增加，激子布居数线性增加并趋于饱和，而自由载流子密度则呈超线性增加，表明激子俄歇复合可能是这些自由载流子的来源。我们的模型演示了一个简单而有效的方法来定量分析光谱，并指出库仑相互作用的重要作用，这种二维材料的非线性光学响应。
2016-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
