The valley Zeeman effect in inter- and intra-valley trions in monolayer WSe$_2$
单层过渡金属二硫属化物（TMD）利用电子自旋和谷赝自旋的组合，为未来的信息处理应用提供了巨大的希望。这种独特的自旋系统导致观察到谷塞曼效应的中性和带电激子共振下施加磁场。然而，报道的三离子谷塞曼分裂值在研究中仍然高度不一致。在这里，我们利用高品质的hBN封装单层WSe $_2$，使谷间和谷内trion光致发光的同时测量。我们发现每个trion态的谷塞曼分裂只能用三个不同的g因子的组合来描述，一个来自激子样的谷塞曼效应，另外两个是trion特异的，与过量电子的反冲有关的g因子。这个复杂的图像明显超出了中性激子的谷塞曼效应，并且消除了围绕钨基TMD单层中的Trions的磁光响应的不确定性。
2018-11-21 cond-mat.mes-hall
The interplay between excitons and trions in a monolayer of MoSe$_2$
我们研究了低温下自由载流子库对MoSe $_2$单层中激子和三离子复合物光学性质的影响。通过应用光掺杂通过非共振泵浦激光器的电子密度可以控制在我们的样品中，反过来激子和trion密度可以调谐。我们发现一个显着增加的trion的结合能中存在的诱导电子气在功率和时间分辨的光致发光光谱。这种行为是再现在原来的变分方法，考虑到屏蔽和相空间填充效应。
2017-02-14 cond-mat.mes-hall
Manipulation of exciton and trion quasiparticles in monolayer WS2 via charge transfer
过渡金属二硫属化物中的电荷掺杂目前是对于未来电子和光电子应用非常重要的主题。在这里，我们展示了化学掺杂在CVD生长单层（1 L）的WS 2由几个常用的实验室溶剂通过研究室温光致发光（PL）。在PL光谱和淬灭的PL强度中出现明显的三电子发射，表明WS 2中存在n型掺杂。掺杂1 L-WS 2的温度相关的PL光谱显示，在低温下，三电子发射强度比激子发射强度显著增强，表明三电子在低温下的稳定性。利用三电子形成的质量作用定律，模拟了激子-三电子的温度依赖性布居动力学。这些结果揭示了基于溶液的化学掺杂在1 L WS 2和其对光致发光的深刻影响，这是必不可少的光电子应用的光学和电学性能的控制。
2019-06-07 cond-mat.mes-hall
Light-matter coupling and non-equilibrium dynamics of exchange-split trions in monolayer WS2
过渡金属二硫属化合物单分子膜为研究二维半导体中激子复合物的相互作用提供了一个有趣的平台。在这里，我们使用光谱学来研究光-物质耦合和三粒子激子态的非平衡弛豫动力学，通常被称为trions。我们确定的后果的交换相互作用的trion精细结构在钨基单层材料从变分计算和实验确定由此产生的特性差异，在其振子强度。它使我们能够定量提取trion人口的时间分辨光致发光测量和非共振光注入后监测其动态。在液氦温度下，我们观察到显着的非平衡分布的trions在其寿命与相对缓慢的平衡，发生在时间尺度上高达几百的ps。此外，我们发现了一个有趣的制度的人口反转在最低的激发密度，建立和维持在10的皮秒。随着晶格温度的增加，平衡建立得更快，反转消失，突出了热激活的作用，交换分裂trions之间的有效散射。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall
Brightened emission of dark trions in transition-metal dichalcogenide monolayers
本研究揭示了过渡金属二硫族化物单层中暗三子发光增亮的机制，即通过电子-电子或空穴-空穴辅助的二阶复合过程，并发现其g因子符号反转，提出了涉及Γ价带的增亮机制。
2025-01-21 cond-mat.mes-hall
Trion Valley Coherence in Monolayer Semiconductors
谷电子学的新兴领域旨在利用布洛赫带极值附近电子的谷赝自旋作为信息载体。最近的实验表明，在单层过渡金属二硫属化物（TMD）的激子谷相干性（电子-空穴对的叠加在相对的山谷）的光学产生和操纵提供了一个关键的一步，控制这个量子自由度。在TMD中的带电激子（trion）是一个有趣的替代中性激子控制谷赝自旋，因为它的自发复合寿命长，其强大的谷极化，和它的耦合到剩余的电子自旋。然而，由于在光谱上访问它的实验挑战，Trion谷相干性尚未被探索。在这项工作中，我们采用超快的二维相干光谱共振产生和检测的单层MoSe $_2$中的trion谷相干证明它持续了几百飞秒。我们的结论是，基本机制限制trion谷相干性是根本不同的那些适用于激子谷相干性。基于这些观察结果，我们提出了延长二维材料谷相干时间的可能策略。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall
Electric-field-tuned binding energies of trions in silicene, germanene, and stanene monolayers
本文基于非相对论势模型和超球谐方法，预测并证明了在硅烯、锗烯和锡烯单层中，外加电场可有效调控谷内三子的形成与结合能。
2024-08-22 cond-mat.mes-hall
Direct Observation of Gate Tunable Dark Trions in Monolayer WSe2
钨基过渡金属二硫属化合物（TMDCs）中的自旋禁戒谷内暗激子，由于其独特的自旋织构和长寿命，引起了人们的极大兴趣。在这里，我们表明，我们可以控制暗激子静电敷料与一个自由电子或自由空穴，形成暗trions。由氮化硼（BN）封装的单层WSe 2器件在低温下的独特的磁光致发光光谱图案建议暗trions的存在。通过后焦平面成像直接分辨出暗三振子的辐射方向图，进一步获得了暗三振子存在的明确证据。暗激子具有约15 meV的结合能，并且它继承了暗激子的长寿命和大g因子。有趣的是，在面外磁场作用下，用一个自由电子或空穴修饰暗激子会导致发射声子的谷极化明显不同，这是由于电子和空穴的谷间散射机制不同所致.最后，通过控制栅电压，可以进一步将正暗三能级的寿命从~ 50 ps调谐到~ 215 ps。门可调暗三极管为激子光电子学和谷电子学带来了新的机遇。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall
Trion induced negative photoconductivity in monolayer MoS2
光激发通常增强半导体中的导电性和低频辐射吸收。然而，我们已经观察到一个明显的瞬态降低的电导率掺杂单层二硫化钼（MoS 2），一个二维（2D）半导体，飞秒激光激发下。特别是，电导率急剧下降到只有30%的平衡值与高泵注量。这种反常现象是由于系统中存在强烈的多体相互作用，光激发的电子-空穴对与掺杂诱导的电荷结合形成三电子，即两个电子和一个空穴的束缚态。由此产生的载流子有效质量的增加基本上减小了载流子电导率。
2014-06-19 cond-mat.mes-hall
Trion confinement in monolayer MoSe2 by carbon nanotube local gating
我们已经成功地限制trions到一个一维的限制空间的MoSe 2器件与CNT栅电极。干转移过程，包括确定性的干转移对齐的CNT，导致hBN封装的MoSe 2器件与CNT背栅电极。与没有CNT栅电极的位置相比，经由CNT栅电极施加电压显著改变了具有CNT栅电极的位置处的PL光谱。PL成像已经揭示，来自trions的图像对比度沿着下方的CNT电极是线性的，与trions响应于CNT局部门控的1D限制一致。从PL图像中获得的限制宽度为5.5 × 10^2 nm，与具有衍射极限加宽的纳米级1D限制trions一致。这项工作已经证明了电控制的激子状态在纳米尺度上，导致新的光电性能和激子器件的未来。
2022-07-15 cond-mat.mes-hall
Exciton, trion and localized exciton in monolayer Tungsten Disulfide
双过渡金属二硫属化物（TMD）已经成为使用二维（2D）半导体的各种应用的有前景的材料。由于其独特的光学性质来源于中性和带电激子，因此引起了人们越来越多的关注。在这里，我们报告带负电荷的激子形成单层TMD，特别是二硫化钨WS 2。我们的理论是基于中性和带电激子的有效质量模型，从头计算参数化。考虑到单层WS 2和周围的电介质环境之间的强相关性，我们的理论结果与单光子光致发光（PL）和反射率测量结果吻合得很好。我们还表明，与p-对称性的激子状态，实验观察到的双光子PL发射，是积极低于2s-状态。我们利用平衡质量作用定律，量化激子和氚PL的相对重量。我们发现，激子和trion发射可以调谐和控制的外部参数，如温度，泵浦和注入电子。最后，在与实验测量相比，我们表明，激子发射在单层钨二硫族化物大幅减少。这一特征表明，自由激子可以被困在无序势阱中，形成局域激子，因此提供了一条通往新的光学性质的途径。
2016-09-19 cond-mat.mes-hall
Valley polarization of singlet and triplet trions in WS$_2$ monolayer in magnetic fields
与不同的带负电荷的激子复合物（trions）在WS $_2$单层封装在hBN的光谱特征进行了分析，从低温和偏振分辨反射比（RC）和光致发光（PL）实验，与施加的磁场。基于RC实验得到的结果，我们表明，谷塞曼效应影响的光学响应的单重态和三重态的trion物种通过其能量和相对强度的演变，当施加外部磁场。我们的分析使我们能够估计$\sim 1.3 \cdot 10^{11}$ cm $^{-2}$的自由电子浓度。在同一样品上的PL实验的基础上观察到的演变是不同的，很难理解在同一个简单的框架内突出的PL响应中所涉及的弛豫过程的复杂性。
2020-05-10 cond-mat.mes-hall
Brightening of dark trions in monolayer WS$_2$ via localization of surface plasmons
Bose Institute（博斯研究所）；Kolaghat Government Polytechnic（科拉加特国立理工学院）
通过局部化表面等离子体模式，实现单层WS₂中暗三重态的亮化，为谷极化半暗态三重态的可扩展量子应用提供新途径。
2026-07-24 cond-mat.mes-hall
Coherent and Incoherent Coupling Dynamics between Neutral and Charged Excitons in Monolayer MoSe2
半导体过渡金属二硫属化物的光学性质由中性激子（电子-空穴对）和带电激子（trions）两者主导，所述带电激子即使在室温下也是稳定的。虽然trion直接影响光电子器件中的电荷传输性质，但是激子可以通过激子-trion耦合和转换现象而相关。在这项工作中，我们揭示了相干和非相干性质的激子trion耦合和相关的时间尺度在单层MoSe 2使用光学二维相干光谱。激子和trions之间的相干相互作用被确定为持续几百飞秒的交叉耦合峰的量子跳动。令人惊讶的是，对于高达10 ps的更长时间，交叉耦合峰的相对强度增加，这归因于不相干的能量转移，可能是由于声子辅助的上转换和下转换过程，即使在低温下也是有效的。
2016-05-26 cond-mat.mes-hall
Exciton valley dynamics in monolayer WSe2 probed by the two-color ultrafast Kerr rotation
新开发的二维层状材料为谷自旋电子学的研究提供了理想的平台。为了确定谷自由度的应用前景，直接检测和理解这些材料中的谷动力学是非常重要的。本文采用双色泵浦-探测磁光克尔技术研究了单层WSe $_2$中激子谷的动力学性质。通过调节探测光子的能量与自由激子和激子的共振，测定了单层WSe $_2$中不同激子态的谷弛豫时间。单层WSe $_2$中自由激子的谷弛豫时间被证实为几皮秒。一个缓慢的谷极化弛豫过程被观察到与trions，表明trions的谷寿命是一个数量级以上的自由激子。这一发现表明，trion可以是一个很好的候选人谷电子应用。
2016-05-08 cond-mat.mes-hall
Long tailed trions in monolayer MoS$_2$: Temperature dependent asymmetry and red-shift of trion photoluminescence spectra
单层二硫化钼（MoS $_2$）由于其两个不等价的直接能隙谷导致奇异的束缚态和激发态而成为一种优秀的二维模型体系。在这里，我们专注于一个这样的束缚态，带负电荷的三离子。与激子不同，trion可以通过踢出电子以非零动量辐射衰变，导致具有长低能尾的不对称trion光致发光（PL）峰。因此，峰值位置并不对应于零动量的trion能量。通过包括在我们的分析中的trion的长尾，我们能够准确地分离激子从trion的PL光谱的贡献。根据理论，非对称的能量尾具有尺寸依赖性和温度依赖性的贡献。温度相关的数据的分析揭示了有效的trion大小，与文献一致，和带隙和自旋轨道分裂的价带的温度依赖性。最后，我们观察到签名的保利阻塞的trion衰变。
2016-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic valley effects in monolayer WS$_2$ under high magnetic fields
过渡金属二硫属化物可以很容易地制成原子级薄片，表现出光学散射和读出这些2D半导体中存在的极其稳定的激子准粒子的谷赝自旋的可能性。在这里，我们研究了一个单层的二硫化钨在高磁场高达30\，T通过光致发光光谱在低温下。谷简并解除所有的光学功能，特别是激子，单重态和三重态三重态，我们分别确定的g因子。虽然观察到的激子和trion共振的抗磁位移给我们洞察到这些准粒子的实空间扩展，磁场引起的谷极化效应揭示了激子和trion的色散关系在倒易空间。三重态谷极化的场依赖性与预测的三重态分裂成单重态和三重态构型是一致的。
2016-12-09 cond-mat.mes-hall
Gate tunable dark trions in monolayer WSe$_2$
我们报道了单层WSe $_2$中本征暗三能级的观察和门控。通过使用氮化硼封装的超净WSe $_2$器件，我们直接解决了暗Trions的弱光致发光。利用静电门控技术，可以在带正负电荷的三电子之间连续调谐暗三电子。通过在磁场作用下的塞曼分裂，我们还揭示了它们的自旋三重态构型和独特的谷光发射。暗介子具有很大的结合能（14 - 16 meV）。它们的寿命（~1.3ns）比亮三电子寿命（~10ps）长两个数量级，并且可以通过静电门控在0.4到1.3ns之间调谐。这种鲁棒的、光学可检测的、门可调谐的暗trion为在二维材料中实现电可控trion输运提供了新的途径。
2019-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear quantum optics with trion-polaritons in 2D monolayers: conventional and unconventional photon blockade
我们在量子水平上研究了一个二维三振子极化激元系统，并证明了对于单层半导体，它们可以表现出强非线性光学响应。这种效应是由于基于trion的激发的复合性质导致其非平凡的量子统计特性，以及增强的相空间填充效应。我们提出了完整的量子理论来描述的统计trion极化激元，并证明了相关的非线性持续在几个量子的水平，两个定性不同的制度光子反聚束存在弱和强的单光子耦合trion。我们发现，从trion极化激元的单光子发射成为实验可行的国家的最先进的过渡金属dichalcogenide（TMD）的设置。这可以促进使用2D单层作为材料平台的量子极化激元学的发展。
2019-11-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interplay of valley polarized dark trion and dark exciton-polaron in monolayer WSe2
本研究探讨了单层WSe2中自旋禁戒暗激子的费米海修饰，发现谷极化暗激子在临界载流子密度下表现出p型掺杂依赖性，并揭示了暗三子与激子极化子间的谷间耦合，为理解2D系统多体相互作用奠定基础。
2023-08-09 cond-mat.mes-hall
Trion photoluminescence and trion stability in atomically thin semiconductors
本研究在量子力学基础上推导广义trion光致发光公式，揭示WSe₂中质量不平衡对trion稳定性和光谱特征的影响，并预测了新trion特征。
2023-06-19 cond-mat.mes-hall
Interplay of Excitonic Complexes in $p$-Doped WSe$_2$ Monolayers
可变掺杂的WSe $_2$单分子膜是研究二维激子复合物的理想体系。在这里，我们发现，从明亮的中性激子的最强的光致发光发生在中等$p$掺杂水平，由于从正暗trions的信号迅速减少，从正亮trions的信号缓慢增加，随着$p$浓度的增加。我们解释了我们的观察与一个定性的模型，在该模型中，明亮的激子到暗复合物的散射率增强的激子本地化，而散射率到积极的明亮trions增加与$p$掺杂水平。
2020-02-26 cond-mat.mes-hall
Signatures of defect-localized charged excitons in the photoluminescence of monolayer molybdenum disulfide
研究了用化学气相沉积法制备的扩展单层MoS $_2$中中性激子和带电激子的空间光致发光特性。使用二维高光谱光致发光映射在低温下，我们确定的区域增加与自旋轨道分裂价电子带相关的带电激子的发射。这些区域归因于在具有过量电荷的缺陷位点处的无意掺杂，所述过量电荷结合中性激子以形成缺陷钉扎的三重离子。我们的研究结果意味着可比的时间尺度的形成，弛豫和辐射衰减的$B$ trions，并添加缺陷本地化的$A$和$B$ trions的光激发准粒子在层状半导体的领域。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall
Trion-phonon interaction in atomically thin semiconductors
掺杂的单层半导体的光学和输运性质由三电子主导，三电子是由两个电子和一个空穴形成的三粒子化合物，反之亦然。在这项工作中，我们调查的trion-phonon相互作用的微观基础上，并将我们的模型的示范性的情况下，二硒化钼（MoSe 2）单层。通过求解三电子薛定谔方程，我们确定了三电子系列态及其内部量子结构。将系统转换成一个trion的基础和解决运动方程，包括trion声子相互作用的二阶Born-Markov近似，提供了一个微观访问trion动力学。特别是，我们调查trion传播和计算的扩散系数和迁移率。在低密度极限下，我们发现由于与声子的耦合较强，质量较大，激子和电子的传输效率较低。对于增加的密度，我们预测一个急剧增强的扩散所造成的建立一个大的压力，由简并trion气体，这是一个直接后果的费米子字符trions。我们的工作提供了微观的见解trion-phonon相互作用及其对原子薄半导体扩散行为的影响。
2022-09-08 cond-mat.mes-hall
Multipath optical recombination of intervalley dark excitons and trions in monolayer WSe$_2$
已知过渡金属二硫属化物（TMD）中的激子和激子（或激子-极化子）主要通过谷内跃迁衰减。电子空穴复合跨越不同的山谷也可以发挥重要作用的激子动力学，但谷间跃迁很少观察到单层TMD，因为他们违反了动量守恒。在这里，我们揭示了暗激子和trions通过一个以上的路径在单层WSe $_2$谷间复合。我们观察到谷间暗激子，它可以通过缺陷散射或手征声子发射的帮助下复合。我们还发现，一个trion可以在两个不同的路径衰减-通过intravalley或intervalley电子空穴复合-到两个不同的最终谷态。虽然这两条路径都是能量简并的，但我们可以通过在磁场作用下提升谷简并来区分它们。此外，谷内和谷间的三振子跃迁分别耦合到带中心和带角的手征声子，产生不同的声子副本。暗激子和trions观察到的多径光学衰减提供了很多洞察trions的内部量子结构和复杂的激子相互作用与缺陷和手性声子在单层谷半导体。
2020-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Radiative Lifetimes of Excitons and Trions in Monolayers of Metal Dichalcogenide MoS2
我们目前的结果激子和trions在一个单层的金属二硫属化物二硫化钼的辐射寿命。小的激子半径和大的激子光振子强度导致具有小的面内动量并耦合到辐射的激子的辐射寿命在0.18-0.30 ps范围内。热分布激子的平均寿命线性地依赖于激子温度，并且在小温度下可以在几皮秒范围内，在室温附近可以超过一纳秒。定域激子的寿命在相同的范围内，并且寿命随着定域长度的减小而增加。氚子的辐射寿命在几百皮秒的范围内，并且随着氚子动量的增加而增加。热分布的trions的平均寿命增加的trions温度作为trions获得热能和更大的动量。我们希望我们的理论结果适用于大多数其他2D过渡金属二硫属化物。
2015-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-selective chiral phonon replicas of dark excitons and trions in monolayer WSe2
我们观察到一组三个副本发光峰在21.4毫电子伏以下的暗激子，负和正暗trions（或激子极化子）在单层WSe 2。复制红移能量与带心E”模光学声子的能量相匹配。声子副本表现出平行的栅极依赖性和相同的g因子的暗激子状态，但遵循亮激子状态的谷选择规则。暗态在面内方向表现出面外跃迁偶极和谷独立的线偏振发射，而其声子副本在面外方向表现出面内跃迁偶极和谷依赖的圆偏振发射.我们的结果和对称性分析表明，K谷暗激子衰减为左手手征声子和右手光子，而K '谷暗激子衰减为右手手征声子和左手光子.这种手征声子副本的谷选择规则可以用来识别暗激子态的谷，并探索它们与声子的手征相互作用。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall
Electrostatic control of the trion fine structure in transition metal dichalcogenide monolayers
在低维掺杂的过渡金属二硫属化合物（TMDC）单层膜中，带电激子（trions）对光谱的形成是必不可少的。使用直接对角化的三体哈密顿量，我们探讨了四种类型的TMDC ML中的低洼trion态。结果表明，三电子精细结构是单粒子带的自旋谷精细结构与组成粒子间交换作用相互作用的结果。我们表明，通过掺杂和介电环境的变化，可以调谐的trion能量精细结构，导致反交叉的亮和暗状态的TMDC ML的光谱的实质性影响。
2021-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Asymmetric trions in monolayer transition metal dichalcogenides
本文提出三激子波函数非对称模型，指出激子-三激子劈裂不仅包含三激子结合能，还包含亮暗激子结合能之差，并定量解释了MoSe2和WSe2中的三激子能量。
2025-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Excitons and trions in monolayer transition metal dichalcogenides: A comparative study between the multiband model and the quadratic single-band model
采用多带和单带模型研究了单层过渡金属二硫属化物中激子和三电子的电子和结构性质。在多带模型中，我们在导带和价带边的单粒子态的乘积基中构造激子哈密顿量。我们解耦相应的能量本征值方程和求解所产生的微分方程自洽，使用有限元法（FEM），以确定能量本征值和波函数。作为比较，我们还考虑了数值研究中常用的简单单带模型。我们解决的能量本征值方程使用有限元以及与随机变分方法（SVM），其中变分波函数扩展的基础上，大量的相关高斯。我们发现这两种方法的结果之间，以及与其他理论工作激子，我们也比较与现有的实验数据。对于trions，由于我们在使用FEM时忽略了角相关性，因此两种方法之间的一致性不太好。最后，当比较这两个模型时，我们看到，当（带间）相互作用较强时，多带模型中价带的存在导致与单带模型的差异。
2017-07-24 cond-mat.mes-hall
Trion induced photoluminescence of a doped MoS2 monolayer
我们表明，温度和掺杂的掺杂MoS 2单层的光致发光（PL）光谱的依赖性有几个独特的特征定义的三电子辐射衰减。虽然只有零动量激子态与光耦合，但也允许非零动量激子的辐射复合。这导致了三振子光谱峰的不对称加宽和发射光随温度升高的红移。最低能量的三电子态是暗态，这表现为PL强度的急剧非单调温度依赖性。我们的计算结合狄拉克模型的单粒子状态，参数从第一原理计算，并直接解决三粒子问题内的Tamm-Dancoff近似。数值结果很好地捕捉一个简单的模型，产生的PL光谱的温度依赖性的解析表达式。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Trion-trion annihilation in monolayer WS$_2$
单层过渡金属二硫属化物中的强库仑相互作用可以促进激子复合物之间的非平凡多体效应。激子-激子湮灭（EEA）等多体效应在该材料体系中得到了广泛的研究。然而，对于带电激子（或trion）的类似效应，即trion-trion湮灭（TTA），预期由于排斥性的类电荷而被相对抑制，并且迄今为止尚未在这样的层状半导体中观察到。在单层WS $_2$中，通过“反交叉”的行为，通过依赖于栅极的调谐的三振子和带电双激子之间的光谱重叠，在这里，我们提出了一个实验观察的三振子发射强度的异常抑制与栅极电压的增加。结果与时间分辨测量密切相关，并推断为一个非平凡的TTA的直接证据，从非辐射俄歇重组的明亮trion，和相应的能量共振促进暗trion的带电双激子状态。提取的俄歇系数的过程中被发现是可调的10倍，通过门依赖的调谐的光谱重叠。
2022-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Correlation between Trion and Hole in Fermi Distribution in Process of Trion Photo-excitation in Doped QWs
研究了掺杂量子阱中三电子光激发过程中电子费米分布中三电子与空穴之间的关联问题。费米分布中的空穴出现在由光子吸收在虚态中产生的激子拾取费米海电子组成的三子产生过程中。结果表明，这种相互作用导致费米海中的空穴和三子的关联态的形成。该态的激发能小于三原子能减去费米能，利用三原子和电子独立的简单能量守恒定律，可以得到三原子激发带的下沿。关联态的波函数是实的，并且随着三重子与费米海空穴之间的距离r的增加而减小，为1/r^3/2。该波函数可以归一化为1，它对应于三子和费米海空穴的关联态。与该状态相反，在吸收带中具有处于trion能量和trion能量减去费米能量之间的激发能的状态具有作为1/r^1/2减小的复波函数。这些状态对应于三介子和远离三介子的费米黑洞。上面描述的相关态被认为是实验上观察到的窄的三离子吸收线的原因。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall
Doping-induced non-Markovian interference causes excitonic linewidth broadening in monolayer WSe$_2$
在单层WSe $_2$这样的原子级薄半导体中，强库仑相互作用不仅诱导紧密束缚的激子，而且使它们的光学性质对掺杂非常敏感。通过利用基于激子海森堡运动方程的微观理论，我们系统地确定了掺杂对激子线宽，线位移和振子强度的影响。我们计算trion共振，并表明，库仑耦合的激子的trionic连续产生的非马尔可夫干扰，这是由于时间延迟，建立了一个负责不对称的激子线的形状和激子线宽增加的相位。我们计算的激子和trion线宽，线位移和振荡器强度的掺杂依赖解释了最近的实验。所获得的见解提供了掺杂原子薄半导体的光学指纹的微观起源。
2022-01-06 cond-mat.mes-hall
Trion Formation Dynamics in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
我们报告带电激子（trion）的形成动力学在掺杂的单层过渡金属二硫属化物（TMD），特别是二硒化钼（MoSe 2），使用共振双色泵浦探测光谱。当共振泵浦激子跃迁时，通过激子-电子相互作用在皮秒时间尺度上产生激子。当泵浦能量从非均匀加宽激子共振的高能量侧调谐到低能量侧时，trion形成时间增加约50%。这一特点可以解释为在无序势中存在局域和离域激子，并表明在TMD中存在激子迁移率边缘。准粒子的形成和转换过程对于解释TMD中的光致发光和光电导是非常重要的。
2015-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intervalley scattering of excitons and trions in monolayer WSe$_{2}$ under strong excitation
单层过渡金属二硫属化物提供了谷自由度的光学控制的可能性。为了评估这些材料在应用中的潜力，详细的知识谷动力学是必不可少的。在这项工作中，我们应用低温时间分辨光致发光（PL）测量研究激子谷弛豫动力学，特别是在强激发下的行为。在最低激发功率下，谷间散射时间为$\simeq 50$ ps，但在最高功率下缩短超过2倍。我们将这种加速归因于激子系统的加热或致密激子气体的存在，这可能会影响激子谷特性。此外，我们还分析了激子和激子的光致发光动力学。我们发现，PL衰减的所有峰是双指数和近似独立的激发功率。我们把短衰变归因于辐射复合和逃逸到暗态的储存器。长的衰减归因于激子从储层转移回来。首次计算了$\simeq$ 10 ps的激子PL衰减时间。后一个过程是谷守恒的，发生在$\simeq$ 50 ps的时间尺度上。
2015-07-02 cond-mat.mes-hall
Absorption of Light by Excitons and Trions in Monolayers of Metal Dichalcogenide MoS$_{2}$: Experiments and Theory
测量了金属二硫属化物MoS $_{2}$单分子膜中激子和三电子的吸收光谱和电导率，并与理论模型进行了比较。我们的研究结果表明，Wannier-Mott模型的激子，修改帐户小激子半径和大激子的相对波函数在动量空间中的传播，相空间阻塞由于泡利排斥掺杂材料，和波矢依赖的介电常数，给出的结果与实验吻合得很好。测得的激子光吸收光谱是用来获得实验估计的激子半径落在$7-10Å$范围内，并同意与理论。测得的trion光学吸收光谱被用来获得的trion半径，也同意与理论值。激子和trion半径的测量值对应于结合能，其与从第一性原理计算获得的值非常一致。
2014-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley dynamics probed through charged and neutral exciton emission in monolayer WSe2
单层过渡金属二硫属化物如WSe2和MoS2的光学带间跃迁受手性选择规则支配。这允许在动量空间中的特定K谷中有效地光学初始化电子。在这里，我们探测谷动态单层WSe 2通过监测分离的中性激子（束缚电子空穴对）和带电激子（trions）在光致发光的发射和极化动力学。中性激子光致发光强度的衰减时间约为4ps，而trion发射发生在几十ps以上。在达到约20%的稳定极化之前，trion极化动力学在几十ps内显示出部分的快速初始衰减，可以推断出典型的谷极化衰减时间大于1ns。这是稳定的、光学初始化的谷偏振的清晰特征。
2014-02-24 cond-mat.mes-hall
Valley pseudospin relaxation of charged excitons in monolayer MoTe$_2$
磁场诱导的塞曼效应在单层半导体过渡金属二硫属化物的布里渊区的K $^+$和K $^-$点处的两个谷之间引入分裂。因此，光致发光信号表现出场依赖的圆偏振度。我们提出了一个全面的研究，这种效果的情况下，一个trion在单层MoTe $_2$，表明，虽然时间积分的数据使我们能够推导出的trion状态的g-因子，这样的分析不能证实的时间分辨实验中揭示的时间尺度。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall
Dark trions and biexcitons in WS2 and WSe2 made bright by e-e scattering
单层过渡金属二硫属化物的直接带隙特性和价带边缘（在K和K'谷）的大自旋轨道分裂使这些二维材料处于密集的实验和理论研究的聚光灯下。特别地，对于钨二硫属化物，已经发现导带边缘的自旋分裂的符号使得基态激子由于组成电子和空穴之间的自旋和动量失配而辐射不活跃（暗）。人们可以类似地假设，这些单层中的带电激子和双激子的基态也是暗的。在这里，我们表明，谷间K $\leftrightarrows$ K'电子-电子散射混合这些复合物的亮态和暗态，并估计在基态的辐射寿命这些“半暗”的trions和双激子为~ 10 ps，并分析这些复合物如何出现在WS_2和WSe_2单分子膜的温度依赖的光致发光光谱。
2017-01-05 cond-mat.mes-hall
Excitons and trions in monolayer semiconductors with correlated electrons
本文采用递归方法计算关联电子单层半导体中电荷密度及 Wigner 晶格形成对激子、三激子谱的影响，并揭示自旋和谷量子数对激子能量的作用。
2023-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prolonging Valley Polarization Lifetime through Gate-Controlled Exciton-to-Trion Conversion in Monolayer Molybdenum Ditelluride
单层2D半导体由于通过螺旋度特定光束的谷寻址能力而为谷电子学提供了有吸引力的选择。但是激子的短谷寿命阻碍了潜在的谷电子应用。在本文中，我们展示了一种延长谷寿命的策略，通过有效的栅极控制，并利用更长的谷寿命的激子比激子的trions转换激子。在连续波实验中，我们发现谷极化随着栅极电压远离电荷中性而增加，谷极化的程度从接近零增加到激子的38%和trions的33%。这是首次在没有磁场的情况下成功观察到MoTe 2的谷极化。在泵浦-探测实验中，我们发现当栅电压偏离电荷中性时，激子的谷间散射过程被显著抑制，散射时间从0.85 ps到~ 2.17 ps。相比之下，trions的谷间散射率增加，由于增加的可用性的伙伴电荷trion自旋翻转，与散射时间从1.39 ns下降到100 ps远离电荷中性。有趣的是，我们的研究结果表明，尽管加速谷间散射，trion极化度增加，由于极化trion产生从激子到trion转换超越谷间trion散射。重要的是，有效的激子到三振子转换改变了占主导地位的去极化机制。其结果是，谷寿命显着提高了1000倍，从激子到trions在电荷中性。我们的研究结果揭示了激子和激子的去极化动力学和各种去极化通道的相互作用，并提供了一个有效的策略，延长谷极化。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Many-Body Simulation of Two-Dimensional Electronic Spectroscopy of Excitons and Trions in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides
本文提出了一种时间分辨非线性光谱的多体模拟方法，并将其应用于研究掺杂过渡金属二硫族化合物中激子和三电子之间的相干相互作用。虽然形式主义可以直接应用在第一原理的方式，为了简单起见，我们使用参数化的能带结构和静态模型介电函数，这两者都可以从使用$GW$近似的计算中获得。我们的模拟结果揭示了钼和钨基化合物中的单线态和三线态三重态之间的相互作用。我们的二维电子光谱与最近的实验非常吻合，我们准确地再现了激子和trions之间的量子相干性的交叉峰信号指示的跳动。虽然我们确认，量子拍在基于氘的单层unambigously反映激子-trion的相干时间，他们在这里显示提供一个下限的相干时间钨类似物由于相消干涉出现从共存的单重态和三重态trions。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Doping-Induced Brightening of Dark Excitons and Trions in a WSe$_2$ Monolayer
University of Warsaw（华沙大学）；Charles University（查理大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过电荷掺杂调控单层WSe$_2$中暗激子和三重态的发光行为，揭示了掺杂对载流子相互作用和稳态人口的非平凡影响。
2026-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics and efficient conversion of excitons to trions in non-uniformly strained monolayer WS$_2$
本文研究了单层半导体WS $_2$在受控非均匀机械应变作用下激子和激子的输运。我们主动控制和调整的应变分布与AFM为基础的设置，其中单层是由AFM针尖缩进。光谱学被用来揭示受激载流子的动力学。不均匀的应变配置局部改变WS $_2$的价带和导带，从而产生吸引激子和激子朝向AFM针尖下方的最大应变点的有效力。我们观察到WS $_2$的光致发光光谱的应变下，我们解释使用漂移扩散模型的大的变化。我们表明，中性激子的运输，一个以前被认为是有效的非均匀应变的2D半导体和被称为“漏斗”的过程，是可以忽略不计的，在室温下与以前的观察。相反，我们发现，在非均匀应变分布下的自由载流子的重新分布导致激子到trions的高效转换。即使没有电选通，转换效率也达到$\simeq 100\%$。我们的研究结果解释了以前实验中的不一致性，并为新型光电子器件铺平了道路。
2019-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Theory of magnetotrion-polaritons in transition metal dichalcogenide monolayers
本文理论研究垂直磁场对过渡金属二硫属化物单层中带电激子及其极化激元的影响，揭示自旋与轨道效应贡献相当，并阐明磁场导致的有效巨塞曼劈裂机制。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley polarized relaxation and upconversion luminescence from Tamm-Plasmon Trion-Polaritons with a MoSe2 monolayer
过渡金属二硫属化合物是研究纳米凝聚态系统中激子效应、自旋相关现象和基本光-物质耦合的理想实验平台。特别是，谷度的自由，这是唯一的这种直接带隙单层反转对称性破缺，增加了这些材料的根本利益。在这里，我们实现了一个Tamm-plasmon结构与嵌入的MoSe 2单层和研究极化激元准粒子的形成。建立了MoSe 2的Tamm-mode和trion共振之间的强耦合条件，在非共振光激发下，从极化激元基态产生明亮的发光。我们证明，剪裁的单分子层的电动力学环境的结果在一个显着增加的谷极化。这种增强可能与时间分辨光致发光测量中所示的复合动力学变化有关。此外，我们观察到强烈的上转换发光共振激发极化激元态的低极化激元分支。这种上转换的极化激元发光被示出为保持谷极化的trion极化激元，这铺平了道路，结合自旋谷物理和激子散射实验。
2017-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Fine structure of negatively charged and neutral excitons in monolayer MoS$_{2}$
我们提出了高质量单层MoS $_{2}$的实验和理论结果，这些结果揭示了带电激子的精细结构，即，trions。在发射光谱中，我们解决和确定两个三振子峰，T $_{1}$和T $_{2}$，类似于钨基材料中的一对单线态和三线态三振子峰（T $_S$和T $_{T}$）。然而，在偏振相关的光致发光测量中，我们将这些峰确定为新颖的谷内和谷间单重态trions，构成trion精细结构，与已知的明亮和黑暗的2D材料不同，该材料具有由自旋轨道耦合引起的大导带分裂。我们表明，三振子的能量分裂在MoS $_{2}$是一个敏感的探针之间和谷内的载流子相互作用。从理论上的额外支持，我们声称，这些单重trions的存在结合异常激子g-因子和特征温度依赖性的发射光谱一起表明，单层MoS $_{2}$有一个黑暗的激子基态，尽管有“明亮”的单粒子排列的自旋极化导带。
2020-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Trions in two-dimensional monolayers within the hyperspherical harmonics method. Application to transition metal dichalcogenides
本文采用四维超球谐函数方法求解TMDC单层中带RK势的三体薛定谔方程，在库仑与对数极限下得到X⁻、X⁺三粒子激子结合能的解析界，数值结果与实验相符。
2024-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Microscopic theory of exciton and trion polaritons in doped monolayers of transition metal dichalcogenides
该研究通过微观理论模拟掺杂TMDC单层在微腔中的光谱，预测了激子、三子及亮化极化子模式，并揭示基态随载流子浓度由暗转亮，提供统一描述。
2022-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain control of exciton and trion spin-valley dynamics in monolayer transition metal dichalcogenides
本文通过偏振分辨光致发光光谱研究双轴应变下单层MoSe$_2$和WSe$_2$的激子与三子自旋-谷动力学，发现应变通过调节电子-空穴交换相互作用显著改变WSe$_2$三子谷极化，为调控多谷系统谷物理提供了新途径。
2023-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Inter-layer charge transport controlled by exciton-trion coherent coupling
带电激子（trion）在其辐射复合之前的电操纵和检测的可能性使其有望成为激子器件。利用几层石墨烯/单层WS $_{2}$ /单层石墨烯垂直异质结，我们报道了由相干形成的三电子态介导的从顶部几层石墨烯到底部单层石墨烯的层间电荷输运。这是通过使用共振激发和改变样品温度来实现的，WS $_{2}$带隙中的所得变化允许我们以高光谱分辨率扫描激子-三振子光谱重叠周围的激发。通过将异质结处的垂直光电流和原位光致发光特征与激发光谱位置的函数相关联，我们表明：（1）由于增强掺杂，即使在高达463 K的温度下，trions在结处也异常稳定，并且（2）光电流是由于通过激子-trion相干耦合超快速形成trion，然后是其快速层间传输而产生的。三电子的相干形成、高稳定性、垂直输运和电探测的证明，标志着向室温三电子学迈进了一步。
2019-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exposing the trion's fine structure by controlling the carrier concentration in hBN-encapsulated MoS$_2$
原子薄的材料，如半导体过渡金属二硫属化物，对环境高度敏感。这就为通过改变周围环境从外部控制其属性提供了机会。在这项工作中，高品质的范德华异质结构组装从hBN封装的单层MoS $_2$的光致发光，光致发光激发，和反射率对比实验的援助进行了研究。我们证明，在MoS $_2$单层，从衬底中的杂质的电荷转移所产生的载流子浓度，可以显着调整在一个数量级的底部hBN薄片厚度的修改。所研究的结构，其特点是谱线接近窄均匀加宽的限制，使观察微妙的光学和自旋谷性质的激子复合物。我们的研究结果使我们能够解决三个光学活性的带负电荷的激子在MoS $_2$单分子膜，这是分配到intravalley单，谷间单，谷间三重态。
2021-06-01 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable trion switch for excitonic device applications
三电子是具有正电荷或负电荷的激子物质，因此，与中性激子不同，三电子的流动可以产生净可检测的电荷电流。在有利的掺杂条件下，可以使用共振激发以相干方式产生三电子。在这项工作中，我们利用这些属性，以证明在几层石墨烯/单层WS 2/单层石墨烯垂直异质结的栅极控制trion开关。通过使用高分辨率的光谱扫描，通过温度控制的WS 2夹层的带隙的变化，我们得到了一个依赖于栅极电压的垂直光电流强烈依赖于激发的光谱位置，和光电流最大化时，激发能与trion峰位置共振。此外，由此产生的谐振光电流可以通过通过底部单层石墨烯的不完全屏蔽而施加的背栅电压来有效地控制，并且光电流与栅极依赖的三电子强度强烈相关，而非谐振光电流仅表现出弱的栅极依赖性-明确地证明了在谐振下的三电子驱动的光电流产生。我们估计该器件的开关时间低于100 fs。这一发现对层状材料中超快激子器件的演示是有用的。
2020-03-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
