Exciton dynamics in atomically thin MoS2: inter-excitonic interaction and broadening kinetics
我们报告超快泵浦探测光谱研究激子动力学在原子薄二硫化钼。光谱和时间分辨的测量进行调查的两个重要的直接间隙激子（A和B）的相互作用动力学及其相关的增宽动力学。这两种激子表现出强关联的激子间动力学，其中瞬态蓝移激子吸收源于内部A-B激子相互作用。所观察到的复杂的光谱响应是由激子碰撞引起的线宽加宽; B激子线宽的加宽反过来降低了A激子的峰值光谱振幅。在B激子能量的共振激发揭示了激子间散射在确定加宽动力学中比自由载流子散射起着更重要的作用。
2013-08-09 cond-mat.mes-hall
Optical second harmonic generation from Wannier excitons
半导体线性光学响应中的激子效应是众所周知的，并且是无数实验和理论研究的主题。然而，对于技术上重要的二阶非线性响应，激子效应的描述已被证明是困难的。在这项工作中，一个简化的三带Wannier激子模型的立方半导体和复杂的二次谐波响应函数包括加宽的封闭形式的表达式推导。我们的计算光谱被发现是在良好的协议与测量的带边附近的响应。此外，一个非常大的增强的非线性响应预测的透明区域。
2007-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Orbital, spin and valley contributions to Zeeman splitting of excitonic resonances in MoSe$_2$, WSe$_2$ and WS$_2$ monolayers
我们提出了一个全面的光学研究的激子塞曼效应在过渡金属二硫属化物单分子膜，这是讨论比较选定的材料：MoSe $_2$，WSe $_2$和WS $_2$。我们引入一个简单的半唯象描述的磁场演化的基本子带中的单个电子态考虑三个附加组件：谷，自旋和轨道项。我们证实了所提出的描述的有效性，通过检查塞曼分裂的中性和带电的激子共振吸收型光谱。所有三项的值都是根据实验数据估计的，证明了谷项对于一致描述光学共振（特别是对应于带电状态的共振）的磁场演化的重要性。所建立的模型进一步利用磁致发光数据的讨论。我们提出了一个解释所观察到的大g-因子值的低能量发射线，由于所谓的绑定/本地化的激子在钨基化合物中，基于暗激子态的增亮机制。
2018-03-01 cond-mat.mes-hall
Many-Body effects beyond excitons in second-harmonic generation of monolayer MoS$_{2}$
University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）；Centro de Física de Materiales, Universidad del País Vasco UPV/EHU（巴斯克大学材料物理中心）；Ikerbasque Foundation（伊卡巴斯基基金会）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
研究单层二硫化钼二次谐波生成中多体效应，结合多体微扰理论与时间依赖电流密度泛函理论，通过动态长程线性交换关联核引入双体激发效应，再通过静态长程二次交换关联核引入三体三离子相关性，提升与实验的定量一致性和准确性。
2026-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic interplay between surface polar III-nitride quantum wells and MoS$_2$ monolayer
本研究探讨了 van der Waals 异质结构中表面 GaN 量子阱与 MoS$_2$ 单层间的激子相互作用，发现 MoS$_2$ 涂层可有效钝化 GaN 表面缺陷态，且两者间存在强烈的激子跃迁相互作用，为基于混合激子结构的新型光电器件提供了可能。
2023-09-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Probing Dark Excitons in Monolayer MoS$_2$ by NonLinear Two-Photon Spectroscopy
通过二次谐波光谱在单层MoS2中发现暗激子，观察到反交叉现象，并利用纳米束腔调控其弛豫，展示了暗激子在非线性量子器件中的潜力。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall
Temperature dependent excitonic effects in the optical properties of single-layer MoS$_2$
温度影响光电子器件中二维材料的性能。实际上，这些材料的光学特性通常在室温下实现。然而，大多数{\it ab-initio}研究尚未包括任何温度效应。因此，重要的功能，从而被忽视，如激子峰的相对强度和它们的加宽，直接相关的温度和非辐射激子弛豫时间。我们提出{\it ab-initio}计算单层MoS $_2$，一个原型的二维材料，作为温度的函数，使用密度泛函理论和多体微扰理论的光学响应。我们使用全旋量波函数计算电子-声子相互作用，即，充分考虑了自旋-轨道相互作用的影响。我们发现束缚激子（$A$和$B$峰）和共振激子（$C$峰）随温度的变化表现出不同的行为，表现出不同的非辐射线宽。我们得出结论，吸收光谱的不均匀加宽主要是由于电子-声子散射机制。我们的计算解释了以前（零温度）的理论光谱的缺点，并与在室温下获得的实验光谱匹配良好。此外，我们解开的声学和光学声子模式的准粒子和激子线宽的贡献。我们的模型还允许识别哪些声子模式耦合到每个激子状态，共振拉曼散射实验的解释有用。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall
Davydov splitting and excitonic resonance effects in Raman spectra of few-Layer MoSe2
用8种激发能测量了少层MoSe 2的拉曼光谱。分析了仅在与各种激子态共振附近出现的新峰，并对其模式进行了归属。拉曼峰的共振分布反映了光学跃迁的联合态密度，但激子波函数的对称性导致在A激子能量处的A1g模和在C激子能量处的剪切模的选择性增强。我们还发现层内A1g，E1g和A2u模式的Davydov分裂由于层间相互作用的一些激发能附近的共振。此外，通过拟合层间剪切和呼吸模式的光谱位置和层内模式的Davydov分裂的线性链模型，我们提取的层间相互作用的强度。我们发现，对于面内和面外振动，第二近邻层间相互作用约为最近邻相互作用的30%。
2016-08-13 cond-mat.mes-hall
Second Harmonic Generation in h-BN and MoS$_2$ monolayers: the role of electron-hole interaction
在这封信中，我们通过第一原理数值模拟表明，电子-空穴相互作用显着有助于h-BN或MoS $_2$单分子膜的二次谐波产生谱。具体而言，它使激子共振处的信号强度相对于来自独立电子跃迁的贡献加倍。这一结果表明，这些材料的二次谐波信号的强度可以通过改变介电屏蔽，控制电子-空穴相互作用的强度进行调谐。
2013-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High resolution nanosecond spectroscopy of even-parity Rydberg excitons in Cu$_{2}$O
利用时间分辨二次谐波产生技术研究了氧化亚铜中偶宇称里德堡激子态。在1143 nm附近用纳秒脉冲激发了主量子数n = 5 - 12的激子态。使用时间分辨的单光子计数，相干产生的二次谐波被隔离时间和光谱从非弹性发射由于较低的自由和束缚激子状态，其中包括窄共振在1.99 eV与641 $\pm$ 7 $μ$ s的特殊寿命。近变换限制的激发带宽，使详细的测量激子lineeshape和位置，从中我们得到的值与适当的晶体对称性的S和D激子态的量子缺陷。奇宇称P和F激子态也被观察到，根据预测的四极允许的双光子激发过程。我们比较了我们的测量与传统的单光子光谱在相同的样品，并发现，SHG光谱被切断在一个较低的主量子数（n = 12比n = 15）。我们将这种效应归因于空间不均匀性和局部加热的结合，并讨论了在未来实验中观察更高主量子数偶宇称态的前景。
2021-12-15 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Observation of Dynamic Screening in the Excited Exciton States in Multi-layered MoS$_2$
激子共振和结合能可以通过控制吸引库仑势的环境屏蔽来改变。虽然这种屏蔽响应通常被认为是静态的，但激子准粒子的时间演化在其库仑屏蔽功效中表现出频率依赖性。本文研究了多层过渡金属二硫属化物（MoS $_2$）在超快光激发下的基态（1s）和第一激发激子态（2s）。我们探讨了后者的动态屏蔽效果，并显示其共振频率是相关的频率，在该频率下，从较小尺寸的1s对应物的屏蔽是有效的。我们的发现揭示了外部调谐激子性质的新途径。
2021-02-07 cond-mat.mes-hall
Microwave-optical coupling via Rydberg excitons in cuprous oxide
本文报道了低温下氧化亚铜（Cu $_2$ O）中激子介导的微波场与光场的耦合。用单光子吸收和双光子二次谐波产生光谱在4~K下观测到了主量子数达到$n=12$的里德伯激子态。在与激子态共振附近，微波场的加入显著改变了吸收线形，并在微波频率处向相干二次谐波添加了边带。这两种效应都表现出对$n$和角动量$l$的复杂依赖性。所有这些功能是在半定量协议与模型的基础上带内电偶极跃迁之间的里德堡激子状态。用一个简单的微波天线，我们已经达到了一个政权的微波耦合（拉比频率）是可比的非辐射加宽的里德伯激子的线宽。这一结果为激子态的调控提供了一种新的途径，并为基于里德伯激子的低温微波-光转换器的研制提供了可能。
2021-10-07 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Interlayer excitonic spectra of vertically stacked MoSe$_2$/WSe$_2$ heterobilayers
垂直堆叠的MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构的光谱包含额外的“层间”激子峰，其在单个单层材料中不存在，并且在面外方向上表现出显著的空间电荷分离。在前人研究的基础上，我们采用多体微扰理论方法模拟和分析了MoSe $_2$ /WSe $_2$异质双层膜的激子光谱，考虑了动量直接激子和动量间接激子。我们发现，层间激子的小振子强度和相应的光学响应与层间效应有显著的依赖关系，并使“亮”层间激子的辐射寿命在5- 200 ns（T= 4K）之间.通过求解有限动量Bethe-Salpeter方程，我们预测最低能量的激发应该是间接带隙（K $\rightarrow$ Q）上的间接激子，结合能为220.meV.然而，与最近的磁光实验和以前的理论研究一致，我们的有效激子Landé g因子的模拟表明，低能动量间接激子没有实验观察到的MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构。我们进一步揭示了“层间”C激子的存在与显着的激子结合能和光学振子强度，这是类似于突出的带嵌套激子在单层和少层过渡金属二硫属化物。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Excitonic response in TMD heterostructures from first-principles: impact of stacking, twisting, and interlayer distance
本研究基于第一性原理多体微扰理论，分析堆叠、扭转对TMD异质双层激子特性的影响，发现布里渊区全跃迁效应可实现激子态反转，为量子信息与光传感应用提供支撑。
2024-07-01 cond-mat.mes-hall
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。
2018-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A monolayer transition metal dichalcogenide as a topological excitonic insulator
T'相的单层过渡金属二硫属化物有望在室温下实现量子自旋霍尔（QSH）效应，因为它们在体相中的反转带之间表现出显著的自旋轨道间隙。在这里，我们表明，通过这个间隙激发的电子-空穴对的结合能大于间隙本身在二硫化钼，一个典范的材料，我们从第一原理多体微扰理论（MBPT）调查。这个矛盾的结果暗示了T'相对激子自发产生的不稳定性，而且我们发现它确实产生了一个重构的“激子绝缘体”基态。重要的是，我们表明，在这个系统中的拓扑和激子的顺序合作，通过打破晶体反转对称性，提高了体间隙，相反，双层的情况下，两个订单之间的挫折解除打破时间反转对称性。激子拓扑绝缘体明显地偏离裸拓扑相，因为它提升了带自旋简并，这导致圆二色性。一个适度的双轴应变施加到系统导致两个额外的激子相，不同的拓扑特征，但都是铁电的电子-电子相互作用的影响。
2019-06-19 cond-mat.mes-hall
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
2019-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-consistent screening enhances stability of the nonequilibrium excitonic insulator phase
非平衡激子绝缘体（NEQ-EI）是物质的一种激发态，其特征在于有限密度的相干激子和依赖于时间的宏观极化。随着密度的增加，这种激子超流体的稳定性受到较松散激子的屏蔽效率增加的危害。在这项工作中，我们提出了一个Hartree加屏蔽交换HSEX计划，以预测临界密度的过渡到自由电子空穴等离子体发生。的介电函数计算自洽使用NEQ-EI偏振，并发现消失在长波长的限制。这种性质使得激子超流体在相对高的密度下是稳定的。对MoS $_{2}$单分子膜的数值计算结果表明，NEQ-EI相的存活密度的顺序为$10^{12}\mathrm{cm}^{-2}$。
2020-08-26 cond-mat.mes-hall
Strain-induced excitonic instability in twisted bilayer graphene
扭曲双层石墨烯的低能带在小旋转角下形成近似电子-空穴对称的狄拉克锥。这些交叉点受到莫尔条纹的涌现对称性的保护，赋予了这些带拓扑特征。层间累积的应变（异应变）使狄拉克点在能量和动量上发生位移。导带和价带的重叠有利于费米面接近中性点的激子不稳定性。电子-空穴对的自发凝聚打破了时间反演对称性和每个谷扇区内电荷的单独守恒。序参量描述了类凯库勒轨道磁化密度波中的层间环流。由于能带的拓扑结构，这种序参量的涡旋携带费米子数。这种机制可以解释绝缘状态的发生在中性的最均匀的样品，均匀的应变场有助于稳定层之间的相对取向和激子间隙的形成。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall
Stacking-symmetry governed second harmonic generation in graphene trilayers
晶体对称性在控制广泛的基本物理现象中起着核心作用。一个例子是非线性光学二次谐波产生（SHG），其需要反转对称性破缺。在这里，我们报告了一个独特的堆叠诱导的三层石墨烯，其单个单层片是中心对称的SHG。根据不同的层堆叠顺序，我们观察到一个强大的光学二次谐波在Bernal（ABA）堆叠的非中心对称的三层，而它消失在菱面体（ABC）堆叠的一个保持反转对称。由于独特的堆叠对称性，这种高度对比的SHG使我们能够在其他均匀的石墨烯三层中绘制出ABA和ABC晶体域。提取的ABA三层的二阶非线性极化率是令人惊讶的大，可与最知名的2D半导体激子共振增强。我们的研究结果揭示了一种新的堆叠顺序诱导的非线性光学效应，以及释放的机会，研究有趣的物理现象预测堆叠依赖ABA和ABC石墨烯三层。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall
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
Theory of In-Plane-Magnetic-Field-Dependent Excitonic Spectra in Atomically Thin Semiconductors
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；University of Münster（明斯特大学）；Justus-Liebig-Universität Gießen（吉森大学）
本研究提出在原子薄半导体中，平面磁场通过诱导自旋明亮与暗态激子跃迁的混合，导致自旋暗态激子明亮化，并揭示了其光谱特征的复杂相互作用。
2026-02-13 cond-mat.mes-hall
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
Selectively addressing plasmonic modes and excitonic states in a nanocavity hosting a quantum emitter
理解和控制量子发射体的激子态与纳米腔的等离子体激元模式之间的相互作用是当前最相关的科学挑战之一，是从量子信息处理设备到极化激元催化剂的许多应用开发的关键。在本文中，我们证明了封闭在金属表面和扫描隧道显微镜的尖端之间的等离子体纳米腔中的C60纳米晶体的隧道电致发光，并且通过薄NaCl膜与金属表面隔离，可以从宽发射光谱（揭示腔的等离子体模式）切换到窄带发射，通过改变施加到所述结的偏置电压来仅显示所述C60分子的激子态。等离子体激元发射被发现在相同的电压区域中的非弹性隧道跃迁的速率是大的，因此，消失的大电压。激子发射，另一方面，占主导地位的光谱在高电压区，其中的非弹性率低，表明激子不能创建一个非弹性隧道过程。这些结果指出了新的可能机制来解释量子发射体的隧道电致发光，并为开发电可调纳米级光源提供了新的途径。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall
Observation of giant bandgap renormalization and excitonic effects in a monolayer transition metal dichalcogenide semiconductor
二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD）具有新颖的电学和光学性质，正成为探索二维半导体物理的新平台。在2D中减少屏蔽导致显著增强的电子-电子相互作用，这已被预测产生巨带隙重整化和激子效应。然而，目前，在这些材料中，几乎没有直接的实验证实这种多体效应。在这里，我们提出了一个非常大的激子结合能在二维半导体TMD的实验观察。我们通过扫描隧道光谱（STS）确定单层MoSe 2的单粒子电子带隙，以及通过光致发光光谱（PL）确定两粒子激子跃迁能量来实现这一点。这些量产生单层MoSe 2的激子结合能为0.55 eV，该值比在常规3D半导体中看到的大几个数量级。我们的从头计算GW和Bethe Salpeter方程计算，其中包括电子相关效应，证实了这一发现。本文所观察到的重整化带隙和大激子束缚将对基于单层半导体TMD的电子和光电子器件技术产生深远的影响。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall
Spatial filtering of interlayer exciton ground state in WSe2/MoS2 heterobilayer
本文利用空间分布差异成功分离WSe2/MoS2异质双层中层间激子基态发射，通过速率-扩散模型识别不同moire IX模式，为高温激子凝聚态和关联态研究提供了空间滤波新方法。
2025-07-22 cond-mat.mes-hall
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。
2016-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous excitonic resonance Raman effects in few-layer MoS2
采用6种不同的激发能，研究了从少层到14层MoS 2薄膜在5 ~ 900 cm-1范围内的拉曼光谱的共振效应.对于主要的一阶拉曼峰，强度最大值出现在单层的约2.8 eV处和少层MoS 2的约2.5 eV处，这对应于带隙能量。在激发能为1.96 eV时，观察到几种反常行为。即使主要的一级峰没有被增强，许多二级峰也被强烈地增强。在低频区（<100 cm-1），当激发能为1.96 eV时，在~38 cm-1处出现宽峰，在76 cm-1处出现二级峰。这些异常共振效应被解释为是由于激子或激子极化激元的强共振。
2015-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Signature of Excitonic Electroluminescence and Mott Transition at Room Temperature
光谱学主要用于研究激子、莫特跃迁和物质的其他精致激子凝聚相的存在。另一方面，激子的电特征几乎没有被探索。在这里，我们研究稳态，小信号，电响应的AlGaInP基多量子阱激光二极管，以确定和调查的激子的存在下，在电致发光。这种频率依赖性的响应显示偏置激活电容以下的现象速率方程。这种响应对频率的动态依赖性在光发射之后反转。这导致负的活化能，我们解释形成一个稳定的中间过渡态，其平均能量匹配以及这些III-V族半导体的激子结合能。因此，我们确定存在的激子，这也是负责观察到的电致发光在低电荷注入单独的电测量。电荷注入的进一步增加抑制了激子的电特征，其表示它们到电子-空穴等离子体的莫特跃迁，这是由标准光学测量支持的。激子的电学性质和光学性质之间的这种相关性在过去没有被系统地研究。因此，这项研究展示了一种新的实验方法，以电探测激子的丰富和复杂的物理。
2014-06-17 cond-mat.mes-hall
Fine structure of $\mathrm{K}$-excitons in multilayers of transition metal dichalcogenides
反射率和磁反射率的实验与理论建模的基础上的$\mathbf{k\cdot p}$的方法已被用来研究直接带隙激子的演变的MoS $_2$层的厚度范围从单层到三层。在MoS $_2$多层膜中观察到的额外激子共振是由于层间耦合引起的各子层Bloch态的杂化而出现的。这种激子在双层和三层中的性质根据相应晶体的对称性进行分类。报道的激子共振的层间和层内特征是指纹与磁光测量：激子$g$ -相反的符号和不同的振幅的因素，揭示了这两种类型的共振。描述的自旋-轨道相互作用的强度的参数估计为双层和三层MoS $_2$。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall
Observation of an exciton crystal in a moiré excitonic insulator
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Kavli Energy NanoScience Institute（卡弗里纳米科学能源研究所）
在莫尔激子绝缘体中观测到稳定的激子晶体，通过调控电子-空穴双层实现相关晶态的实验验证。
2026-01-27 cond-mat.mes-hall
Exciton enhanced nonlinear optical responses in monolayer h-BN and MoS2: Insight from first-principles exciton-state coupling formalism and calculations
University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；National Center of Theoretical Physics（国家理论物理中心）；Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）
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。
2026-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quadrupolar Excitons in MoSe$_2$ Bilayers
本文在天然MoSe₂同质双层中明确证明四极激子的存在，其能量随电场呈二次方偏移，且该双层系统具有偶极激子耦合更强等优势，为激子态工程及片上量子模拟提供理想平台。
2025-02-11 cond-mat.mes-hall
Exciton-based sensing of remote electron correlations in 2D heterostructures
University of Texas, Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
本文提出激子频移理论，用于定量解释二维异质结构中远程电子关联的传感实验，并以WSe₂邻近石墨烯为例验证。
2025-10-24 cond-mat.mes-hall
Unravelling the coupling between excitonic quasiparticles-electron-phonon and role of interlayer coupling in vertically and horizontally aligned layered MoS2
激子准粒子、激子/三激子/双激子以及它们与声子和载流子的耦合在控制原子级薄的半导体2D材料的光学性质方面起着至关重要的作用。在这项工作中，我们解开激子/trions的动力学和它们的耦合与声子和载流子在几层垂直和水平排列的二硫化钼。我们观察到的trion签名的最高记录温度（330 K）在这两个系统中，并已表明，激子/trion的动力学和它们的耦合与声子和电子的垂直对齐的二硫化钼更受影响。随着温度的升高，观察到均匀的线宽展宽。在低温区（<100 K），谱线宽度的展宽主要是由声子引起的。相反，在高温下观察到声学和纵向光学声子对线宽展宽的贡献。通过对温度依赖的价带分裂和三价电子结合能的研究，我们也观察到了层间耦合在两个体系中的显著作用。垂直取向和水平取向的MoS 2的价带分裂随温度的升高分别降低了22%和12%，表明垂直取向对价带分裂的影响大于水平取向.此外，我们还注意到由于三电子的结合能小，三电子带的强度比激子带的强度有明显的热猝灭。
2021-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broken mirror symmetry in excitonic response of reconstructed domains in twisted MoSe$_2$/MoSe$_2$ bilayers
通过堆叠和扭曲的范德华异质结构的结构工程最近已被用于创建莫尔超晶格，从而实现固态系统中新的光学和电子特性。特别是，在过渡金属二硫属化物（TMD）的扭曲双层中的莫尔晶格已被证明导致激子捕获，主机莫特绝缘和超导状态，并作为独特的哈伯德系统，其相关的电子状态可以被检测和光学操纵。在结构上，这些扭曲的异质结构也具有原子重构和域形成的特征。不幸的是，由于典型的莫尔畴的纳米级尺寸（~10 nm），原子重构对这些异质结构的电子和激子性质的影响不能被系统地研究，并且经常被忽略。在这里，我们使用近0 $^o$扭转角MoSe $_2$ /MoSe $_2$双层大菱形AB/BA域直接探测激子特性的远场光学个别域。我们发现，该系统具有破镜/反转对称性，AB和BA域支持层间激子与平面外（z）电偶极矩在相反的方向。基态$Γ$层间激子（X $_{I,1}$）的偶极取向可以用电场翻转，而较高能量的K-K层间激子（X $_{I,2}$）与层内K-K激子（X $_0$）经历场不对称杂化。我们的研究揭示了晶体对称性对TMD激子的深刻影响，并指出了通过域模式工程实现拓扑非平凡系统、奇异超颖表面、集体激子相和量子发射器阵列的新途径。
2020-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Highly Tunable Ground and Excited State Excitonic Dipoles in Multilayer 2H-MoSe$_2$
本文研究双层和三层2H-MoSe$_2$中层间激子与层内A激子基态和激发态的电场驱动耦合，证明杂化态兼具强振子强度、大永久偶极、高能量可调性和宽范围g因子调控，为探索强光-物质耦合下的激子-激子相互作用提供了高度可调平台。
2023-01-19 cond-mat.mes-hall
Nonlinear optical selection rules of excitons in monolayer transition metal dichalcogenides
本文提出了一种计算单层过渡金属二硫属化物（TMD）的线性和非线性光学（NLO）响应的解析方法。一个有效的哈密顿再现三角形翘曲（TW）的能量色散，是用来推导激子矩阵元素的解析表达式。基于这种方法，我们提供了一个信息图，其中包括所有激子选择规则。该图使我们能够识别一阶、二阶和三阶光学响应的主要跃迁。作为一个案例研究，我们计算的光学电导率和二次/三次谐波产生响应的单层二硫化钼，并表明，分析方法准确地再现使用Bethe-Salpeter方程（BSE）获得的光谱。因此，分析方法提供了一种有效和可靠的方法来计算非线性光学光谱的准确度为全BSE方法。此外，它使我们能够获得有价值的物理洞察的基本转变负责个别共振，这是不简单的完整的BSE方法。
2019-02-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dipolar excitonic quantum wires at atomically sharp lateral interfaces
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度理工学院卡格浦尔分校）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；NTT Research, Inc.（NTT研究院）
通过原子尖锐横向界面实现1D量子物质，利用异质结构和静电掺杂调控激子特性，开辟了1D激子电路和强关联相的可扩展路径。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall
Competition between excitonic insulators and quantum Hall states in correlated electron-hole bilayers
本文基于MoSe2/hBN/WSe2异质结构电子-空穴双层膜，研究了垂直磁场下激子绝缘体的行为，发现了激子量子振荡，并揭示了强磁场下激子绝缘体相与双层量子霍尔绝缘体相之间的多重量子相变。
2025-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Exciton band structure in layered MoSe2: from a monolayer to the bulk limit
我们提出了显微光致发光（$μ$ PL）和显微反射对比光谱研究的薄膜的MoSe 2层厚度范围从单层（1 L）到5 L。在布里渊区的各个点处发生的基态和激发态激子跃迁的厚度依赖性演化被确定。温度激活的能量位移和线宽加宽的激子共振在1L，2L和3L的薄片占使用标准的形式主义以前开发的半导体。初步将单层MoSe_2中基态（A）激子的光学响应的一种特殊形状归因于Fano型共振的出现。单层MoSe 2的PL谱随温度的变化相当平凡且明显衰减，证实了该材料中的基态激子与单层WSe 2中的暗激子基态相比是光学上明亮的。
2015-12-01 cond-mat.mes-hall
Strong electrostatic control of excitonic features in MoS$_2$ by a free-standing ultrahigh-$κ$ ferroelectric perovskite
该研究利用独立式BTO铁电层在室温下实现单层MoS$_2$激子与三激子发射的低功耗、可调及非易失静电控制。
2024-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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。
2016-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Excitonic signatures of ferroelectric order in parallel-stacked MoS$_2$
本研究利用反射衬度光谱直接探测少层3R-MoS₂的铁电性，发现层内激子对铁电有序敏感而层杂化激子与之解耦，结合理论计算揭示机制并实现多态极化的光学调控。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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。
2018-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative activation energy and dielectric signatures of excitons and excitonic Mott transitions in quantum confined laser structures
大多数情况下，光学光谱被用来研究激子的物理，而它们的电学证据几乎没有探索。在这里，我们研究了一个正向偏压激活的差分电容响应的GaInP-AlGaInP基多量子阱激光二极管跟踪激子的存在，使用电气测量。发光后负激活能的出现被理解为在中等范围的载流子注入下稳态激子布居的化学特征。在用分子束外延生长的InGaAs-GaAs量子点激光器结构中也观察到类似的确证结果。随着偏置的增加，测得的差分电容响应慢慢消失。这表示在GaInP-AlGaInP激光二极管中激子相到电子-空穴等离子体的逐渐Mott跃迁。随着正向偏压的增加，电致发光光谱中越来越多的高能量尾部的指数形状进一步证实了这一点，这源于自由电子和空穴的非简并种群的增长。激子的电学和光学性质之间的这种实验相关性可以用于推进下一代激子器件。
2016-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent Excitonic Quantum Beats in Time-Resolved Photoemission Measurements
通过超快激光脉冲对材料的相干激发在时间分辨光电发射测量中可以具有有趣的、可观察的动力学。超快抽运脉冲的宽光谱宽度可以相干激发多个激子能级。当这种相干激发态通过光电子能谱探测时，不同激子能级的偏振之间的干涉可以导致可观察到的相干激子拍频。本文提出了计算相干激发激子态的时间和角度分辨光电子能谱的理论方法。随后，我们应用我们的形式主义一个简单的模型例子类氢激子能级，以确定控制量子拍频的依赖关系。我们的研究结果表明，相干量子激子拍频的最明显的效果是看到中间的激发激子能级和泵浦脉冲的中心能量提供这种效果的可调谐性。
2019-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Geometry-Controlled Exciton Selectivity in Monolayer MoS2 Using Plasmonic Hollow Nanocavities
Bilkent University（比尔肯特大学）；UNAM - National Nanotechnology Research Center and Institute of Materials Science and Nanotechnology, Bilkent University（比尔肯特大学纳米技术与材料科学研究所（UNAM））
本文研究了通过等离子体空心纳米腔体调控单层MoS2中激子选择性的方法，通过优化腔体参数实现了对A和B激子的增强发射和电荷生成控制，展示了其在原子级薄半导体中的应用潜力。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Kapitza-resistance-like exciton dynamics in atomically flat MoSe$_{2}$-WSe$_{2}$ lateral heterojunction
本研究在MoSe₂-WSe₂横向异质结中发现类卡皮查电阻的激子行为，实现单向激子流，提出激子卡皮查电阻概念，证明可通过近场工程等调控长程激子输运，为二维激子器件开发提供新途径。
2023-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable Magneto-Excitonic Coupling in Alloyed van der Waals Antiferromagnet
Wroclaw University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Warsaw（华沙大学）；Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses（强磁场国家实验室）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Université Toulouse（图卢兹大学）；King’s College London（伦敦国王学院）
研究在范德华反铁磁体CrSBr中掺入氯对磁光相互作用的影响，结合磁光光谱与GW计算，发现Cl插入使激子波函数局域化，降低磁场诱导的能量重整化，确立成分合金化可调控范德华磁半导体磁光性质耦合。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rydberg Excitons and Trions in Monolayer MoTe$_2$
单层过渡金属二硫属化物（TMDC）半导体表现出强激子光学共振，这是一种微观的、非侵入性的探测其基本性质的方法。像氢原子一样，这种激子可以表现出完整的里德伯共振系列。激子在大多数TMDC（MoS $_2$、MoSe $_2$、WS $_2$和WSe $_2$）中已经被广泛研究，但是在重要的TMDC材料二碲化钼（MoTe $_2$）中缺乏对激子现象的详细探索。在这里，我们报告的激子发光性能的单层MoTe $_2$了解激子里德伯系列，高达3秒的实验研究。我们报告显着修改的发射能量与温度（4K至300 K），量化激子-声子耦合。此外，我们观察到一个强烈的门可调激子trion相互作用的所有里德堡态主要由自由载流子屏蔽，泡利阻塞，带隙重整化与第一性原理GW加上Bethe-Salpeter方程方法计算的结果一致。我们的研究结果有助于使单层MoTe $_2$更接近其在近红外光电子学和光子器件中的潜在应用。
2023-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Harmonic-Induced Plasmonic Resonant Energy Transfer between Metal and Semiconductor Nanoparticles
本研究提出谐波诱导等离激元共振能量转移（HIPRET）机制，通过氧化铝层调控CuS与Au纳米颗粒间距，实现超快可调谐上转换，为高效非线性纳米器件提供新策略。
2024-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
