Spatially Indirect Exciton Condensation in Two-Dimensional Strongly Correlated Semimetals
School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）
利用动力学平均场和行列式量子蒙特卡洛方法，研究三角晶格二维半金属中强在位库仑相互作用对空间间接激子凝聚的抑制效应，并发现轨道选择性的电子-空穴配对态。
2026-06-19 cond-mat.str-el
Antiparticle of exciton in semimetals
量子场的涌现丰富了量子多体系统。我们提出了一个反粒子模拟激子在半金属作为一个新兴的集体模式在相互作用的电子系统。我们发现，半金属中的带间激发一般由激子和激子的反粒子组成。这两个代表了半金属中两种不同的带间集体模式，具有不同的能量和相反的守恒电荷。这里的守恒电荷是与带间激发相关的两个电子带的联合U（1）对称性共轭的量。相反的电荷促进了带间集体模式之间的肥沃的散射过程。在自旋极化系统中，他们还提出了可能的反粒子实验检测。我们阐明了带间激发的有效理论是由广义Klein-Gordon理论给出的。我们的理论提供了一个全面的理解一般半金属激子光谱，使一个新的见解电子集体现象的固体。
2022-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Infrared Conductivity of Elemental Bismuth under Pressure: Evidence for an Avoided Lifshitz-Type Semimetal-Semiconductor Transition
对元素铋施加压力会降低其导带-价带重叠，并导致约25 kbar的半金属-半导体（SMSC）转变。这种转变名义上是拓扑的“Lifshitz”费米表面品种，但有开放的问题，在低电荷密度的相互作用的作用。使用一种新型的压力池与光学访问，我们进行了广泛的研究铋的压力下的红外电导率。与预期的纯带行为相反，我们发现增强的相互作用效应的签名，包括强耦合电荷等离子体（等离子体）功能和等离子体频率，保持有限的过渡。这些效应与纯Lifshitz带状跃迁不一致。我们假设，互动在推动转型中发挥着核心作用。
2010-09-15 cond-mat.str-el
Spontaneously formed excitonic density wave with vortex-antivortex lattice in twisted semiconductor bilayers
National Laboratory of Solid State Microstructures and Department of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理国家重点实验室和物理系）；Department of Physics, University of Massachusetts（马萨诸塞大学物理系）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学先进微结构协同创新中心）；Jiangsu Physical Science Research Center, Nanjing University（南京大学江苏物理科学研究中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
研究揭示了扭曲半导体双层中自发形成的非平凡相位模式的激子密度波，其相位自由度导致时间反演和翻转对称性自发破缺，产生非 reciprocal 激子传输效应。
2026-03-30 cond-mat.str-el
Exciton Condensation in a Holographic Double Monolayer Semimetal
利用AdS/CFT对偶性在强耦合极限下研究了双层Weyl半金属模型中层内和层间激子凝聚的形成。我们发现一个丰富的相图，其中包括层间和层内凝聚体之间的相变的电荷密度和层的分离是不同的。当电荷密度达到平衡时，层间凝聚的趋势最强，弱耦合的电子和空穴费米面将相互嵌套。对于含有多个无质量费米子的系统，我们发现了一个新的相变，其中嵌套的电荷平衡自发发生。
2014-10-12 cond-mat.str-el hep-th
On the possibility of an excitonic insulator at the semiconductor-semimetal transition
我们计算了临界温度，在此温度下，激子绝缘体存在于压力诱导的超导体-半金属转变。我们的方法是基于一个有效质量模型的价带和导带电子相互作用，通过一个静态屏蔽库仑势。假设压力控制的能隙，我们推导出，在精神的BEC-BCS交叉的情况下，一组方程确定，作为一个函数的能隙（压力），两个频带的化学势，屏蔽波数，和临界温度。我们（i）证明了在前导序列中化学势不受激子态的影响，（ii）验证了在强耦合下（半导体）侧的临界温度得到的线性化间隙方程与非相互作用玻色子的BEC的转变温度相一致，（iii）表明，质量不对称强烈抑制BCS型配对，和（iv）讨论在我们的理论背景下，最近的实验要求激子凝聚在${\rm TmSe_{0.45}Te_{0.55}}$。
2006-08-24 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Excitonic Instability and Pseudogap Formation in Nodal Line Semimetal ZrSiS
采用第一性原理和模型相结合的方法研究了ZrSiS中的电子关联效应。我们发现，基本的电子性质的ZrSiS可以描述在一个二维晶格模型的两个嵌套的正方形晶格。ZrSiS的高电子-空穴对称性是该模型的重要特征之一。从第一性原理计算确定模型参数后，我们明确考虑电子-电子相互作用，并表明在适度低温下ZrSiS具有激子不稳定性，导致在电子光谱中形成赝能隙。结果可以理解的库仑相互作用辅助配对的电子和空穴联想到的激子绝缘体。我们的发现使我们能够提供一个物理解释的不寻常的质量增强的载流子在ZrSiS最近观察到的实验。
2018-06-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exciton-Population Inversion and Terahertz Gain in Resonantly Excited Semiconductors
本文从微观上研究了激光共振激发半导体中激子布居的形成。对于激发在$2s$激子共振，它示出，具有严格的$s$型径向对称的偏振可以有效地转换成非相干的$p$型人口。因此，可以获得$2p$和$1s$激子状态之间的反转，导致显著的太赫兹增益的出现。
2004-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coherent exciton transport in semiconductors
本文综述了半导体中激子的玻色-爱因斯坦凝聚，重点讨论了激子凝聚的宏观有序性。
2015-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Critical transport in weakly disordered semiconductors and semimetals
受Weyl半金属和弱杂质半导体的启发，我们研究了具有幂律准粒子色散$ξ_{\bf k}\propto k^α$的弱无序半导体中的输运。我们表明，在$2α$尺寸短相关的障碍经历对数重整化从所有的能量在频带中。我们研究的情况下，一般尺寸$d$使用的renormalisation组，控制的$\varepsilon=2α-d$ -扩展。在临界尺寸以上，传导表现出局域化-离域相变或急剧的交叉（取决于哈密顿量的对称性）作为无序强度的函数。我们利用这种分析来计算Weyl半金属和弱杂质半导体的低温电导率附近和低于临界无序点。
2015-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Tightly bound excitons in two-dimensional semiconductors with a flat valence band
本文给出了二维平坦价带半导体中激子结合能的显式表达式。该公式是在假设激子是紧密束缚的情况下准经典地导出的;即，其基态半径由半导体的固有极化率而不是由环境的介电性质确定。该模型与最近发现的一些二维半导体有关，包括扭曲的1 T-TiSe $_2$，其电子基态被认为是不稳定的。价带平坦度降低了激子结合能，这也可能对到激子绝缘体的相变有影响。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Symmetry breaking for semiconductor excitons induced by Coulomb coupling between heavy and light holes
半导体激子通常被看作是氢原子。这种类比需要一个独特的空穴质量。实际上，由于半导体能带结构的复杂性，情况并非如此。重空穴和轻空穴之间的库仑耦合对激子物理的精确影响仍然是一个棘手的开放问题。通过一个"优化微扰“的方法，使用激子与灵活的空穴质量作为基础，我们表明，对于零激子波矢，重轻空穴质量差不分裂的$(2\times4)$激子简并在锌类半导体，结合能的空穴质量接近平均质量倒数。相比之下，对于非零激子波矢量，物理上打破了晶体的对称性，激子简并分裂成两个分支沿激子波矢量量子化，与非平凡的质量中心的依赖不仅对重和轻空穴的质量，而且对电子质量。
2023-02-13 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Coherence Length of Excitons in a Semiconductor Quantum Well
我们报告的第一个实验测定的相干长度的激子在半导体中使用的空间分辨光致发光与声子边带光谱相结合。测得ZnSe量子阱中激子的相干长度为300 ~ 400 nm，约为激子德布罗意波长的25 ~ 30倍。随着激子动能的增加，相干长度缓慢减小。测量的相干长度与仅考虑声学声子散射计算的相干长度之间的差异表明静态无序的重要影响。
2002-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Half-metallic Ferromagnets, Spin Gapless Semiconductors, and Topological Semimetals Based on Heusler Alloys
综述了Heusler合金在半金属铁磁体、自旋无隙半导体和拓扑半金属状态下的电子结构、电子和磁性的理论和实验研究。这些物质具有不寻常的、对外界影响高度敏感的磁性和电子特性，这与它们中存在的能隙和外来激发有关。在这些状态中的每一个，以及在它们之间的过渡的电子结构和性质的行为和演变的功能，被认为是。有目的地控制这些材料的性能的可能性对于它们的实际应用是有前景的。
2021-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiplets Matter: The Electronic Structure of Rare-Earth Semiconductors and Semimetals
我们证明了一个理论框架，充分纳入原子内的相关性和多重态结构的本地化4f状态是必需的，以捕捉稀土半导体和半金属的基本物理。我们特别关注稀土半金属砷化铒（ErAs），有效的单电子方法无法提供一个一致的图片高，低能量的电子状态。在动力学平均场论的框架内，我们在原子近似下处理Er 4f壳层的多体态。我们的结果的磁场依赖性的4f本地矩，多重态的光电子能谱的影响，和交换分裂的费米表面口袋从Shubnikov-de Haas振荡测量，被发现是在很好的协议与实验结果。
2008-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetic superconductivity with excitonic Cooper pairs: Application to $Γ$-valley twisted semiconductors
提出通过掺杂关联铁磁绝缘体使激子型Cooper对凝聚的铁磁超导理论，利用强耦合展开证明其涌现机制，并预言在蜂窝莫尔超晶格扭曲半导体中的实现方案。
2025-08-12 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Interlayer excitonic insulator in two-dimensional double-layer semiconductor junctions: An explicitly solvable model
激子绝缘体既不传导电子也不传导空穴，而是束缚电子-空穴对，激子。不幸的是，不可能在单个半导体层内独立地注入和检测电子和空穴电流。然而，层间激子绝缘体提供电子和空穴的空间分离，使得能够进行激子电流测量。问题是空间分离削弱了电子-空穴配对，并可能导致层间激子解离。在这里，我们开发了一个明确的可解模型，以确定层间分离，是足够强大的，以防止电子和空穴跨越层跳跃，但仍然允许电子-空穴配对足以过渡到层间激子绝缘体状态。实现这种状态的理想结将包括由具有低介电常数的宽隙电介质层分隔的一对相同的窄隙二维半导体。本研究通过考虑层间相干效应来量化这种结的参数。
2022-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Strong Coupling Nature of the Excitonic Insulator State in Ta$_2$NiSe$_5$
我们利用基于密度泛函理论的电子结构计算和有效模型的密度矩阵重整化群计算对测得的光导谱进行了分析。我们表明，在传统的描述相反，玻色-爱因斯坦凝聚的预形成的激子发生在Ta $_2$ NiSe $_5$，尽管事实上，一个非相互作用的能带结构是一个带重叠的半金属，而不是一个小的带隙半导体。因此，高于转变温度的系统不是半金属，而是具有有限带隙的预制激子的状态。因此，在实际材料中建立了由强电子-空穴吸引力引起的新型绝缘体状态。
2018-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitonic Tonks-Girardeau and charge-density wave phases in monolayer semiconductors
二维半导体中的激子为多体相互作用的基础研究提供了一个新的平台。特别是，空间间接激子之间的偶极相互作用可能会产生强相关的物质相，到目前为止已经超出了实验的范围。在这里，我们表明，激子少体系统中的原子薄过渡金属dichalcogenides经历了一个从Tonks-Girardeau的电荷密度波制度的交叉。为此，我们考虑到现实的系统参数和预测的有效激子-激子相互作用势。我们发现，对关联函数包含的多体交叉已经在小激子数的关键签名，并表明，光致发光光谱提供了这些强相关的量子多体状态容易访问的实验指纹。
2021-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Doping-controlled transition from excitonic insulator to semimetal in Ta$_2$NiSe$_5$
激子绝缘体（EI）是一种有趣的物质绝缘相，其中电子和空穴成键成对，所谓的激子，并通过玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）形成相位相干态。激子凝聚的理论概念早在几十年前就已提出，但由于激子凝聚在天然物质中的存在很少，以及缺乏对激子凝聚的调控方法，因此对其后续的研究非常有限。在本文中，我们报告的实现掺杂控制的EI到半金属过渡的Ta $_2$ NiSe $_5$使用$in$ - $situ$钾沉积。结合角分辨光电子能谱（ARPES），我们描绘了电子结构的演变，通过EI过渡前所未有的精度。结果表明，Ta $ _2 $ NiSe $ _5 $（TNS）是一种源于半金属非相互作用能带结构的电子轰击，同时也分辨出了两个连续的跃迁，分别归因于相位退相干和对破缺.我们的研究结果揭示了TNS的Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）-BEC交叉行为，并表明其能带结构和激子结合能可以通过碱金属沉积精确调节。这为BCS-BEC交叉现象的研究提供了一条新的途径，它可以为凝聚态物质和其他多体系统的多体物理提供新的见解。
2020-10-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Quasi-steady electron-excitonic complexes coupling in a two-dimensional semiconductor
Institute for Advanced Studies, Wuhan University（武汉大学高等研究院）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所和凝聚态物理北京国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；Wuhan Institute of Quantum Technology（武汉量子技术研究院）
本研究通过ARPES揭示二维半导体WSe2中准稳态激子复合体的光-物质相互作用，发现其在电子激发态生成及电荷密度波形成中的作用。
2025-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photo-induced semimetallic states realised in electron-hole coupled insulators
利用光来操纵材料进入期望的状态是凝聚态物理的目标之一，因为光控制可以提供超快和环境友好的光子器件。然而，通常难以实现不仅仅是对应于处于平衡的高温相的较高熵相的光诱导相。在这里，我们报告实现光诱导的绝缘体到金属的转变Ta 2Ni（Se 1-xSx）5包括激子绝缘体阶段使用时间和角度分辨的光电子能谱。从系统的动力学性质，我们确定，激子相关性的筛选起着关键作用的过渡到金属相，这支持在平衡时存在激子绝缘体相的时间尺度。在直接带隙激子绝缘体中意外观察到的非平衡金属态为电子-空穴耦合系统中的光学能带工程开辟了新的途径。
2018-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Excitonic topology and quantum geometry in organic semiconductors
本研究发现有机半导体中存在受反演对称性保护的拓扑非平庸激子态，确定了对应材料家族，揭示其可通过应变、化学功能化及介电环境调控，并基于量子黎曼几何预测激子质心展宽下限，为光电应用开辟新方向。
2025-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Non-equilibrium AC Stark effect and long-lived exciton-polariton states in semiconductor Mie resonators
我们提出Floquet-Keldysh非平衡动力学平均场计算（DMFT）与迭代微扰求解器（IPT）的高泵浦功率诱导斯塔克态产生的半导体体和纳米腔的封闭间隙。我们的模型预测了不寻常的宽带系统，如ZnO随机激光器。这可以解释为满足米氏共振条件的单晶柱内的激子-极化激元耦合。带隙内电子态寿命的显著增加可以导致稳定的激光模式和增益变窄。
2015-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
