Excitonic optical spectrum of semiconductors obtained by time-dependent density-functional theory with the exact-exchange kernel
采用含时密度泛函理论中的精确交换(EXX)Kohn-Sham方法,计算了体硅的光吸收谱,得到了与实验符合较好的吸收谱,其中包含了激子的特征. ESX核的分析表明,包括库仑耦合的电子-空穴对和正确的长波长行为的内核是至关重要的半导体中的激子效应的正确描述。
2002-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Assessment of long-range-corrected exchange-correlation kernels for solids: accurate exciton binding energies via an empirically scaled Bootstrap kernel
在含时密度泛函理论中,一类交换相关核函数,称为长程校正核函数(LRC),在计算固体中的激子效应中显示出了希望。我们进行了系统的评估现有的静态LRC内核(经验LRC,Bootstrap,和凝胶与间隙模型)的范围内的半导体和绝缘体,专注于光谱和激子结合能。我们发现,没有LRC内核是能够同时产生良好的光学光谱和定量准确的激子结合能的半导体和绝缘体。我们提出了一个简单而通用的,经验缩放的Bootstrap内核,产生精确的激子结合能的所有材料正在考虑,计算成本低。
2017-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Bright-Exciton Fine Structure and Anisotropic Exchange in CdSe Nanocrystal Quantum Dots
本文报道了胶体CdSe量子点中亮激子(自旋-1)和暗激子(自旋-2)的偏振分辨共振光致发光(PL)光谱。使用高达33 T的高磁场,我们共振激发(并选择性地分析PL)自旋向上或自旋向下的激子。在低温(<4K)和高于~10 T时,由于自旋翻转的亮激子,光谱发展出窄的圆偏振峰。它的演变与磁场直接揭示了一个大的(1-2毫电子伏),内在的精细结构分裂的明亮的激子,由于各向异性交换。这些发现得到了单纳米晶体的时间分辨PL研究和偏振分辨PL的支持。
2006-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Valley depolarization due to inter- and intra-valley electron-hole exchange interactions in monolayer MoS$_{2}$
研究了单层MoS $_{2}$中由于电子-空穴交换作用引起的谷区去极化。计算了谷内和谷间电子-空穴交换相互作用的长程和短程部分。我们发现长程和短程交换相互作用都能引起谷间和谷内的亮激子跃迁。由于价带的大分裂,谷内亮激子跃迁通道几乎被禁止,由于交换相互作用的谷间通道可以通过Maialle-Silva-Sham机制有效地引起谷去极化[Phys. Rev. B { \bf 47},15776(1993)]。在只考虑长程交换作用的情况下,计算结果与最近的谷极化实验,包括时间分辨谷极化测量、泵浦-探测实验和稳态PL极化测量结果吻合较好。进一步证明了对于质心动量大(小)的A激子,长程交换作用可以引起{ \em快}({ \em慢})谷间激子跃迁.
2014-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Diffusion of fast and slow excitons with an exchange in quasi-two-dimensional systems
本研究通过解析与数值方法,揭示准二维系统中快慢激子交换导致的负扩散现象,并给出组合群体平均扩散系数的解析表达式,为多子系统输运研究提供理论工具。
2024-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Exciton spin decay modified by strong electron-hole exchange interaction
我们研究了强电子-空穴交换相互作用下激子自旋的衰减。在这种情况下,电子自旋进动被限制在由外部磁场和由空穴的随机自旋翻转触发的有效交换场形成的扇区内。使用汉勒效应测量,我们表明,这种机制占主导地位,我们的实验在CdTe/(Cd,Mg)Te量子阱。计算提供了一个一致的描述的实验结果,这是由独立的测量参数进入模型的支持。
2006-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Steric Engineering of Exciton Fine Structure in 2D Perovskites
该研究通过磁光光谱与有效质量模型探究二维钙钛矿的激子精细结构,揭示有机间隔基引发的晶格畸变可调控暗-亮激子能量间距,为激子调控提供新机制,助力发光与量子技术应用。
2025-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio quantum approach to electron-hole exchange for semiconductors hosting Wannier excitons
本文用二次量子化和 Bloch 态电子算符提出电子-空穴对交换的从头算量子理论,揭示其源于带间 Coulomb 过程、仅作用于自旋单态,并指出奇异性来自倒格矢零项,同时反驳既有激子与极化激元推论。
2023-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Influence of s,p-d and s-p exchange couplings on exciton splitting in (Zn,Mn)O
本工作介绍了(Zn,Mn)O外延层的近带隙磁光研究结果。我们观察到激子的反射率和光致发光的转变,转向更高的能量时,锰浓度的增加和分裂非线性下的磁场。激子位移由与磁性离子的s,p-d交换耦合、电子-空穴s-p交换和自旋-轨道相互作用决定。磁反射率的定量描述结果表明,自由激子A和B分别与γ_7和γ_9价带,顺序相反的纤锌矿GAN相比。此外,我们的结果表明,巨激子分裂的大小,特定于稀磁半导体,是不寻常的:磁反射率数据描述的有效交换能N_0(β-α)=+0.2+/-0.1 eV,这表明小和积极的N_0 β。结果表明,带隙随x的增加和交换能N_0 β的小正值都证实了最近的理论,即价带的交换劈裂是以非微扰的方式进行的,适用于强p-d杂化的情况。
2011-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Novel valley depolarization dynamics and valley Hall effect of exciton in mono- and bilayer MoS$_2$
通过求解动力学自旋Bloch方程,研究了单层和双层MoS $_2$中电子-空穴交换相互作用引起的激子谷退极化动力学和谷霍尔效应.明确考虑了电子-空穴交换相互作用对激子能谱的影响。对于谷去极化动力学,在单层MoS $_2$中,发现在强散射区,传统的运动窄化图像不再有效,并且打开了一个新的谷去极化通道。对于激子的谷霍尔效应,在单层和双层MoS $_2$中,当激子在K谷和K'谷中被均匀泵浦时,由于交换作用,系统可以演化到谷极化平行于有效磁场的平衡态。随着单轴应变对平衡态的漂移,交换相互作用可以诱导{ \it动量相关}谷/光致发光极化,从而产生谷/光致发光霍尔电流。具体地说,谷霍尔电导率的无序强度依赖性被揭示。在强散射区,谷霍尔电导率随无序强度的增加而减小;而在弱散射区,由于没有泡利阻塞,谷霍尔电导率饱和为一个常数,比费米系统中的大得多.
2015-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of s,p - d and s - p exchange interactions probed by exciton magnetospectroscopy in (Ga,Mn)N
利用近带隙光致发光和磁场反射率研究了用金属有机物气相外延生长在蓝宝石衬底上的顺磁性纤锌矿Ga_(1-x)Mn_xN(x <1%)的交换诱导自由激子态分裂。发现带隙随着x的增加而增加。所有三个激子A、B和C的巨大塞曼分裂被解析,使得能够确定表观交换积分N 0 α(app)= 0.0 +/- 0.1 eV和N 0 β(app)= +0.8 +/- 0.2 eV。这些非标准值和符号的s-d和p-d交换能量的解释在最近的理论,建议的贡献的电子-空穴交换的自旋分裂的导带和重整化的自由空穴自旋分裂的一个大的p-d杂化。根据这些模型,在强p-d耦合的限制下,(Ga,Mn)N的带隙随着x增加,并且空穴自旋子带的顺序被反转,如观察到的。
2010-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Theory of excitons in cubic III-V semiconductor GaAs, InAs and GaN quantum dots: fine structure and spin relaxation
系统研究了立方Ⅲ-Ⅴ族半导体GaAs、InAs和GAN量子点中激子的精细结构,通过建立有效激子哈密顿量,计算了GAN量子点中激子的自旋弛豫。电子-空穴交换相互作用哈密顿量,其中包括长和短范围的部分,推导出的有效质量近似内,考虑到传导,重和轻空穴带,特别是分裂带。在这项工作中应用的计划允许在强和弱限制制度的激子的描述。证明了无微扰地处理电子-空穴直接库仑相互作用的重要性。我们在我们的计算表明,光洞和分裂带是可以忽略不计的激子精细结构时,即使是GAN量子点,和短程交换相互作用是无关紧要的,当考虑光学活性的二重分裂。我们指出,在许多以前的工作中被忽略的长程交换相互作用,有助于亮态和暗态之间的能量分裂,与短程交换相互作用。强依赖于光学活性的双重分裂的各向异性的点形状的报告。大的双峰分裂高达600 $μ$ eV,甚至高达几个毫电子伏的小点尺寸与大的各向异性,在GAN量子点。计算了GAN量子点中最低两个光学活性激子态之间的自旋弛豫,显示出对量子点各向异性的强烈依赖性。报道了GAN量子点的长激子自旋弛豫时间。这些结果与实验结果吻合得很好。
2011-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of the s,p-d exchange interaction on the excitons in (Zn,Co)O epilayers
我们提出了一个光谱研究的(Zn,Co)O层生长的蓝宝石衬底上的分子束外延。(Zn Co)O通常被认为是在室温下成为稀磁半导体铁磁性的有希望的候选者。我们在法拉第配置中进行磁光光谱,通过施加高达11 T的磁场,温度低至1.5 K。对于非常稀的样品(小于0.5%Co),在低温下观察到A和B激子的巨大塞曼分裂。它是成比例的孤立的Co离子的磁化强度,计算使用的各向异性和g-因子推导出的d-d转换的光谱。这证明了自旋-载流子耦合的存在。激子内的电子-空穴交换对激子上观察到的巨大塞曼分裂有很强的影响。从有效的自旋-激子耦合,<N 0(α-β)>_X=0.4 eV,我们估计了自由载流子的交换积分的差,N 0| Alpha-Beta| = 0.8eV。发现在能隙附近观察到的磁性圆二色性与各向异性Co离子的顺磁性成正比,即使对于更高的Co含量。
2005-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Excitons and Optical Absorption on the Surface of a Strong Topological Insulator with a Magnetic Energy Gap
本文对强拓扑绝缘体磁化表面上相互作用的电子-空穴对进行了理论研究。这种表面上的激子能级和光吸收显示出独特的和潜在的可测量的特征,例如(i)其总角动量与磁交换场对准的激子的增强的结合能,(ii)光吸收对磁交换场的方向以及对入射光的手性的明显依赖,和(iii)在交换场中由粒子-空穴不对称性引起的自旋激子的可调谐质心运动。我们的预测是相关的表面磁性掺杂的TI或表面涂有磁性薄膜,除了TI纳米线放置在纵向磁场。
2011-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fine structure of exciton excited levels in a quantum dot with a magnetic ion
从理论和实验上研究了磁性离子嵌入量子点中激子激发态的精细结构。所发展的理论考虑了带电载流子之间的库仑相互作用、零维激子中的各向异性长程电子-空穴交换相互作用以及电子和空穴与插入点内部的Mn离子的$d$ -电子的交换相互作用。根据量子点各向异性和激子-Mn耦合之间的关系,光致发光激发光谱具有定性上不同的行为。它提供了一个深刻的洞察激发激子态的自旋结构。
2006-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Exchange-Driven Intermixing of Bulk and Topological Surface State by Chiral Excitons in Bi2Se3
本研究利用从头算揭示Bi2Se3中交换作用驱动手性激子混合体态与拓扑表面态,阐明其对拓扑保护和圆偏振光选择定则的影响。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ferroelastic exciton splitting in hybrid perovskite nanowalls
Indian Institute of Science Education and Research, Bhopal(印度科学教育研究所博帕尔分校);Institute of Materials Science of Seville (CSIC-US)(塞维利亚材料科学研究所);S.N. Bose National Centre for Basic Sciences(S.N. 玻色基础科学国家中心)
研究混合钙钛矿纳米壁中铁弹性对称性破缺对激子态的影响,利用掠角沉积制备纳米壁并结合多种光谱技术,观察到不同温度下的激子分裂及耦合现象,揭示了铁弹性织构和相共存可改变激子-晶格耦合,实现对称选择性光学响应。
2026-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The rotating excitons in two-dimensional materials: Valley Zeeman effect and chirality
本研究针对二维过渡金属二硫族化合物提出旋转激子模型,解释了能谷塞曼分裂的实验异常,为能谷电子学提供新调控手段并拓展了手性准粒子研究方向。
2023-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-dependent density-functional approach for exciton binding energies
含时密度泛函理论(TDDFT)可以精确地描述绝缘体和半导体中的光学过程,包括激子效应。从线性化的TDDFT半导体布洛赫方程的两带模型,我们推导出一个简单的形式计算激子结合能。这种形式主义导致了标准的Wannier方程的激子,具有由长程和动态交换相关(XC)效应确定的非局部有效的电子-空穴相互作用的推广。我们计算激子结合能在几个直接带隙半导体,使用交换只和模型XC内核。
2009-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin dependent fluorescence mediated by anti-symmetric exchange in triplet exciton pairs
本研究探讨了Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)对三重激子对自旋依赖荧光的影响,揭示其通过诱导自旋流形能级交叉改变自旋布居和TTA速率,推进了对光电子学中自旋依赖现象的理解。
2025-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Time-dependent density-functional theory of exciton-exciton correlations in the nonlinear optical response
利用含时密度泛函理论(TDDFT)方法分析了半导体光学响应中可能存在的非线性激子-激子关联效应。为此,我们推导出激子极化的非线性(三阶)TDDFT方程。在这个方程中,非线性时间相关效应由有效激子-激子相互作用的时间相关(非绝热)部分描述,其取决于交换相关(XC)核。我们应用该方法研究了GaAs量子阱的非线性光学响应。特别地,我们计算了系统的二维傅立叶谱,并与实验数据进行了比较。我们发现,有必要使用非绝热XC核来描述激子束缚态-双激子,这是由于延迟TDDFT激子-激子相互作用形成的。
2013-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical spectra and exchange-correlation effects in molecular crystals
采用第一性原理GW-Bethe Salpeter方程和量子Monte Carlo方法计算了红荧烯(C $_{42}$ H $_{28}$)分子和晶体的光学和电子性质.多体效应控制着分子晶体的光谱和准粒子带隙。我们解释所观察到的红荧烯微晶的黄绿色光致发光的结果形成的分子间,电荷转移自旋单重态激子。相反,自旋三重态激子是局域的,并且在光谱的红端具有预测的磷光。我们发现,交换能在提高分子内自旋单重态激子的能量高于分子间激子的能量中起着重要的作用。预测激子结合能为约0.5 eV(自旋单线态)至1 eV(自旋三线态)。计算的电子能隙为2.8 eV。理论吸收光谱与最近的椭偏测量数据吻合得很好。
2008-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Tunable magnetic exchange interactions in manganese-doped inverted core/shell ZnSe/CdSe nanocrystals
半导体纳米结构的磁性掺杂在磁存储器和基于自旋的电子学中的应用被积极地追求。这些努力的核心是控制载流子(电子和空穴)与嵌入的磁性原子之间的相互作用强度。在这方面,胶体双异质结构提供了很大的灵活性,通过生长控制的“工程”的电子和空穴波函数在个别纳米晶体。在这里,我们证明了一个广泛可调的磁sp-d交换电子空穴激发(激子)和顺磁锰离子之间的相互作用,使用“倒”核壳纳米晶体组成的Mn掺杂的ZnSe核心包覆未掺杂的壳的窄间隙的CdSe。磁性圆二色性研究揭示了巨大的塞曼自旋分裂的带边激子,令人惊讶的是,是可调的幅度和符号。有效激子g因子仅通过增加CdSe壳厚度从-200可控地调谐到+30,表明异质结构的SiGe材料中的强量子限制和波函数工程可以用于操纵载流子-Mn波函数重叠和sp-d交换参数本身。
2008-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic giant Zeeman effect in GaN:Mn^3+
我们描述了一个直接观察激子巨人塞曼分裂(Ga,Mn)N,宽禁带III-V族稀磁半导体。在低温下测量的反射和吸收光谱显示了A和B激子,由于s,p-d交换相互作用,在磁场下发生位移。利用激子模型,我们确定了GAN中Mn^3+与自由载流子之间的交换积分差,N_0(α-β)=-1.2 +/-0.2eV。假设α的值合理,这意味着β的正号对应于磁性离子和空穴之间很少观察到的铁磁相互作用。
2007-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Probing exciton/exciton interactions with entangled photons: theory
量子纠缠光子为多体相互作用提供了灵敏的探针,并为量化物质系统中的多体相关性提供了独特的实验入口。在本文中,我们提出了一个理论演示如何光子纠缠可以通过耦合量子比特之间的相互作用产生。在这里,我们开发了一个模型的纠缠光子对从分子二聚体的散射。我们开发了一个图解理论的散射矩阵,并表明,可以关联的冯诺伊曼熵的传出双光子波函数激子交换和排斥相互作用。最后,我们讨论了实现这些想法可能的实验方案。
2020-02-19 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A fresh view on Frenkel excitons: Electron-hole pair exchange and many-body formalism
本文提出 Frenkel 激子的二次量子化多体形式,通过格点、自旋及三重空间简并的三步解析对角化,避免大型 Slater 行列式并揭示纵、横模分裂。
2023-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Dark exciton energy splitting in monolayer WSe2: insights from time-dependent density-functional theory
本文提出基于TDDFT的形式体系,研究单层WSe2中暗激子的能量劈裂,发现交换作用主导劈裂,暗激子因杂化变亮,并计算了温度对带隙和线宽的影响。
2023-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Excitons and optical spectra of phosphorene nanoribbons
在多体{ \it ab-initio}计算的基础上,采用单激发G $_0$ W $_0$方法和Bethe-Salpeter方程,研究了磷烯纳米带(PNR)在锯齿形和扶手椅形两种典型方向上的结构.计算了不同尺寸PNR的电子结构、光吸收、电子-空穴(激子)结合能、激子交换分裂和激子波函数。单重态和三重态激子态之间典型的强分裂使得PNR系统在光电应用中是有利的。量子限制发生在两种PNR中,并且它在zPNR中更强,表现得像准零维系统。标度律的PNR的尺寸依赖的行为进行了研究。详细研究了PNR中的第一亮激子态。
2016-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Modulation Due to Energy Exchange Between Photonic and Exciton Modes in the Intermediate Coupling Regime
Department of Physics, Graduate Center, City University of New York(纽约市立大学研究生中心物理系);Photonics Initiative, Advanced Science Research Center, City University of New York(纽约市立大学高级科学研究中心光子学计划);School of Chemistry and Biochemistry, School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology(佐治亚理工学院化学与生物化学学院、材料科学与工程学},{)
本文提出利用中间耦合 regime 中的激子-光子耦合实现高效光调制,通过能量-动量分辨的泵浦-探测光谱展示光响应依赖于激子与光子模式的能量偏移,为近红外光信号调制提供新途径。
2026-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Topological paramagnetic excitons of localized f electrons on the honeycomb lattice
研究蜂窝晶格上局域f电子的顺磁激子,通过对称性分析和Bogoliubov方法计算色散,发现xy模型支持非平庸拓扑态及无需磁有序的拓扑边缘态。
2023-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Variational and field-theoretical approach to exciton-exciton interactions and biexcitons in semiconductors
Institute for Theoretical Physics and Center for Extreme Matter and Emergent Phenomena, Utrecht University(乌得勒支大学理论物理研究所与极端物质及涌现现象中心)
本文通过变分方法研究Wannier激子相互作用,推导出非本地有效相互作用势,并推广Heitler-London势至任意质量情况,同时展示考虑激发态修正后的van der Waals势。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Component exchange theory of trions
本文提出trion的组分交换理论,将trion视为激子与电子的有效两体系统,并建立Bethe-Salpeter方程,揭示组分交换机制导致束缚trion态的形成,且无需额外参数即可获得相近结合能。
2024-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Relaxation and darkening of excitonic complexes in electrostatically-doped monolayer semiconductors: Roles of exciton-electron and trion-electron interactions
我们提出了单层WSe $_2$中的光致发光测量,指出了带电粒子和激子复合物之间相互作用的重要性。理论分析突出了交换散射所发挥的关键作用,指的情况下,其中的颗粒组成的复杂的变化后的相互作用。例如,交换散射使单层WSe $_2$中的亮激子复合物变暗,这是由于该材料中的独特谷自旋构型。除了热激子复合物与电子或空穴相互作用后的超快能量弛豫外,我们的分析还揭示了这种单层半导体光致发光中常见的几个关键特征。特别地,我们可以理解为什么当单层是空穴掺杂而不是电荷中性或电子掺杂时,中性亮激子的光致发光强度最强。或者是电子一加到单层上,带负电荷的激子(trions)的光致发光强度就急剧增加的原因。为了自洽地解释这些发现,我们进一步研究了不同激发能下的光致发光光谱,并分析了难以捉摸的间接激子的行为。
2021-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Exchange Interaction in ZnO-based Quantum Wells
沿(0001)方向生长的Wurtzitic ZnO/(Zn,Mg)O量子阱允许前所未有的短程自旋交换相互作用的可调谐性。在ZnO具有大的激子结合能和电子-空穴交换相互作用的背景下,这种可调谐性是量子限制和巨量子限制斯塔克效应之间竞争的结果。通过使用时间分辨的光致发光,我们确定,在3 nm以下的宽度,A和B激子跃迁之间的振子强度的重新分配,由于交换相互作用的增强。相反,对于较宽的阱,再分布被内部电场的主导效应所抵消,这显著地降低了交换能。
2006-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Excitation-Dependent High-Lying Excitonic Exchange via Interlayer Energy Transfer from Lower-to-Higher Bandgap 2D Material
本研究在带hBN层的WSe₂-MoS₂二维异质结中发现了从低带到高带隙材料的非常规高效高能激子能量转移,揭示了温度对该过程的调控作用,为理解长程能量转移及光载流子弛豫提供了新认知。
2023-03-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical spectra of solids obtained by time-dependent density-functional theory with the jellium-with-gap model exchange-correlation kernel
在从头算含时密度泛函理论(TD-DFT)的框架下,我们提出了一个基于带隙凝胶模型的交换相关核的静态近似。该核考虑了电子-空穴相互作用,并且能够解决强束缚激子和弱激子效应。TD-DFT吸收光谱的几种散装材料(半导体和绝缘体)的再现非常好的协议与实验和计算成本低。
2012-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Electric-field switching of exciton spin splitting in coupled quantum dots
从理论上研究了含单个磁性离子的半导体耦合量子点中激子态的自旋分裂。我们发现在电场的作用下,\textit{sp-d}交换相互作用可以使CQDs \textit{via}中的自旋分裂开/关.一个有趣的亮-暗激子跃迁可以被发现,并显着影响的光致发光光谱。这种现象是由空穴混合效应引起的基态激子在成键态和反键态之间的跃迁引起的。
2008-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Stability of the long-range corrected exchange-correlation functional and the Proca procedural functional in time-dependent density-functional theory
本文研究含时密度泛函理论中长程修正泛函的数值稳定性问题,发现激子结合能增大导致零力定理的时间平均违反并引发不稳定性,进而解释并验证了Dewhurst等人提出的Proca程序泛函稳定化方法。
2025-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Direct calculation of exciton binding energies with time-dependent density-functional theory
激子是出现在绝缘体和半导体带隙之下的电子-空穴对。它们对光伏至关重要,但很难用时间相关密度泛函理论(TDDFT)获得,因为大多数标准交换相关(xc)泛函缺乏适当的长期行为。此外,用TDDFT计算的块状固体的光谱通常缺乏区分离散的、弱束缚的激子与连续体所需的分辨率。我们适应Casida方程形式主义的分子激发周期性固体,这使我们能够直接获得激子结合能。本文计算了小禁带和大禁带半导体和绝缘体的激子结合能,研究了最近提出的自举xc核[S。Sharma等人,物理修订信函107,186401(2011)],并将形式体系扩展到三重态激子。
2013-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Real-time exciton dynamics with time-dependent density-functional theory
线性响应时间依赖的密度泛函理论(TDDFT)可以描述绝缘体和半导体光谱中的激子特征,使用行为为$-1/k^{2}$的交换相关(xc)核到首阶。我们展示了如何激子可以在实时TDDFT建模,使用xc矢量势近似,远程校正xc内核构建。我们证明了各种材料,这种实时的方法是一致的频率依赖性的线性响应,获得飞秒激子动力学短脉冲激发后,可以扩展到一些谨慎的非线性制度。
2021-02-02 cond-mat.mtrl-sci