Interlayer donor-acceptor pair excitons in MoSe2/WSe2 moiré heterobilayer
本研究提出供体-受体对机制解释MoSe2/WSe2莫尔异质双层中局域层间激子的起源，数值模拟与实验光谱吻合，为莫尔超晶格激子工程开辟新方向。
2023-02-25 cond-mat.mes-hall
Bulk and sub-surface donor bound excitons in silicon under electric fields
采用Hartree近似下的大尺度原子轨道紧束缚方法计算了硅中三粒子施主束缚激子（D $^0$ X）的电子结构.计算产生的过渡能量接近实验测量值的1150毫电子伏的散装，并显示如何过渡能量和过渡概率可以改变所施加的领域和接近表面，模仿现实设备的条件。从中性施主态（D $^0$）到D $^0$ X的自旋分辨跃迁能取决于三粒子库仑能、界面和电场诱导的超精细分裂和重空穴-轻空穴分裂。虽然库仑能量由于斯塔克位移而降低，但场对电子和空穴波函数的空间分离也降低了跃迁偶极。体状的D $^0$ X在适度的电场下突然离解，而靠近界面的供体处的D $^0$ X经历逐渐电离过程。我们的计算考虑了硅的全能带结构和施主的全能谱，包括直接在原子轨道基础上的自旋，并自洽地处理三粒子库仑相互作用，为旨在实现寻址施主量子位的混合光电技术的实验提供定量指导。
2015-09-30 cond-mat.mes-hall
Large anisotropic spin relaxation time of exciton bound to donor states in triple quantum wells
利用时间分辨Kerr转动和共振自旋放大方法研究了GaAs/AlGaAs三量子阱中稠密二维电子气的自旋动力学。强各向异性的自旋弛豫时间高达10倍之间的电子自旋取向的面内和面外时，激发能被调谐到一个激子绑定到中性施主过渡。我们使用内部磁场和电子g因子的不均匀性来模拟这种各向异性。的数据分析，使我们能够确定的方向和幅度的内部字段的范围内的几个mT为我们所研究的结构，这与样品温度和光功率降低。的各向异性自旋弛豫的依赖性直接测量作为几个实验参数的函数：激发波长，样品温度，泵浦探测时间延迟，和泵浦功率。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall
Optics of charged excitons in quantum wells: Free versus donor-bound complexes
本文从理论上研究了磁场中准二维带负电荷激子X^-在孤立带电施主上的局域化。我们认为捐助者位于一个障碍，在不同的距离L的异质边界以及捐助者的量子阱。我们确定了在磁场B > 6 T时，一个施主离子D^+能支持多少种不同的单重态X_s^-和三重态X_t^-束缚态。我们发现了几个新的束缚态，其中一些具有令人惊讶的大振子强度。
2006-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Quantum beats in the polarization of the spin-dependent photon echo from donor-bound excitons in CdTe/(Cd,Mg)Te quantum wells
研究了半导体量子阱中施主束缚激子系综光子回波偏振态的量子拍频。为了诱导这些量子拍频，使用由圆偏振和线偏振皮秒激光脉冲与外部横向磁场组合组成的序列。这导致在$σ^+$和$σ^-$圆偏振中检测到的光子回波幅度的振荡行为，其以相对于彼此相反的相位发生。拍频是当第二脉冲沿磁场极化时驻留电子和重空穴的拉莫尔频率之和。另一方面，拍频是当第二脉冲正交于磁场极化时这些拉莫尔频率的差。两个拍频的测量用作精确确定平面内孔$g$因子（包括其符号）的方法。我们应用这一技术在20 nm厚的CdTe/Cd $_{0.76}$ Mg $_{0.24}$ Te量子阱中观察了施主束缚激子的光子回波偏振的量子拍频。从这些量子拍频中我们得到了面内重空穴$g$因子$g_h=-0.143\pm0.005$。
2020-01-06 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
Strain effects in phosphorous bound exciton transitions in silicon
硅中的施主自旋态是量子信息处理的一个有希望的候选者。一种可能的供体自旋读出机制是束缚激子跃迁，其可以被光学激发并在其衰减时产生电信号。这种转变已经被广泛研究，但为了扩大到本地化的自旋读出，需要微制造的结构进行检测。由于这些电极将不可避免地导致硅晶格中的应变，因此了解应变如何影响激子跃迁至关重要。在这里，我们研究了硅中的磷施主束缚激子跃迁使用混合电光读出与微加工电极。我们观察到一个显着的零场分裂以及混合的空穴状态由于应变。我们可以模拟这些效应，假设已知的不对称性的孔g因子和Pikus-Bir哈密顿描述的应变。此外，我们描述了温度，激光功率和光的偏振依赖性的转变。重要的是，空穴混合不应阻止施主电子自旋读出，并且使用我们测量的参数和数值模拟，我们预计绝缘体上硅平台中的混合自旋读出应该是可能的，从而允许集成到硅光子平台。
2023-01-10 cond-mat.mes-hall
Exciton-polaritons in multilayer WSe$_2$ in a planar microcavity
由于高的结合能和振子强度，过渡金属二硫属化物薄片中的激子构成了实现强耦合轻物质系统的完美基础。在本文中，我们研究单层和少层WSe $_2$薄片封装在六方氮化硼和纳入一个平面的电介质腔。我们使用一个开放的腔设计，它提供了高达150毫电子伏的腔模能量的可调谐性。我们观察到一个强耦合制度之间的腔光子和中性激子在直接带隙单层WSe $_2$，以及在几层WSe $_2$薄片表现出间接带隙。我们讨论了激子的振子强度和共振线宽与层数的关系，并预测了激子-光子耦合强度。
2019-09-29 cond-mat.mes-hall
Theory of Primary Photoexcitations in Donor-Acceptor Copolymers
我们提出了一个低带隙给体-受体共轭共聚物中初级光激发的一般理论。由于强电子相关性和对称性破缺的综合效应，电荷转移激子和具有整体自旋单线态的能量接近的三重态-三重态之间存在相当大的混合。三重态-三重态，在均聚物中是光学禁止的，在给体-受体共聚物中是允许的。对于供体和受体的电子亲合势的中间差异，三重态-三重态可以具有比电荷转移激子更强的振子强度。我们讨论了从三重态到三重态的分子内单重态裂变的可能性，以及如何在实验中检测到这种裂变。
2015-12-31 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Donor-Bound Excitons in Ultraclean Monolayer Semiconductors
过渡金属双硫族化合物单层膜是一种新兴的半导体平台，具有丰富的激子物理特性，具有耦合的自旋谷自由度和光寻址能力。在这里，我们报告了一系列新的低能量激子发射线的超净单层WSe 2的光致发光光谱。这些激子卫星由三个主峰组成，其能量分离与已知声子相匹配，并且仅在电子掺杂时出现。它们具有均匀的空间和光谱分布，强的功率饱和，以及非常长的布居（> 6 $μ$ s）和偏振寿命（> 100 ns）。自由谷间和谷内亮trions的共振激发导致卫星的相反的光学取向，而自由暗trions共振的激发抑制卫星的光致发光。缺陷控制的晶体合成和扫描隧道显微镜测量提供了佐证，这些功能是暗激子绑定到稀释的捐助者，以及相关的声子副本。我们的工作为设计同质单发射体和在超净2D半导体中使用固有施主束缚激子探索集体量子光学现象提供了机会。
2021-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transient photon echoes from donor-bound excitons in ZnO epitaxial layers
利用具有皮秒时间分辨率的瞬态四波混频光谱研究了140 nm和65 nm厚ZnO外延层的相干光响应。中性施主束缚激子的共振激发导致双脉冲和三脉冲光子回波。对于施主束缚的A激子（D $^0$ X $_\text{A}$），在1.8~K的温度下，我们计算了对应于$13-19~μ$ eV均匀线宽的光学相干时间$T_2=33-50$ ~ps，与光学跃迁的非均匀加宽相比，约小两个数量级。相干动力学主要取决于粒子数随时间的衰减$T_1=30-40$ ~ps，而在所研究的高质量样品中，即使在强光激发下，纯退相也可以忽略不计。由于与声学声子的相互作用，温度升高导致$T_2$显著缩短。与此相反，施主结合的B激子（D $^0$ X $_\text{B}$）的相干性损失明显更快（$T_2=3.6$ ~ps），并由纯退相过程控制。
2017-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Opto-Electrical Detection of Donor Bound Excitons in Silicon-on-Insulator Substrate
University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）；QuTech（奎泰克）；Netherlands Organisation for Applied Scientific Research (TNO)（荷兰应用科学研究组织）；Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学卡弗里纳米科学研究所）
本文在绝缘体上硅衬底上首次实现施主束缚激子的系综光电探测，利用俄歇复合产生电信号进行自旋读出，并观察到共振波长偏移和线宽展宽。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electron nuclear double resonance with donor-bound excitons in silicon
我们目前俄歇电子检测磁共振（AEDMR）实验磷捐助者在硅中，其中选择性的光学产生的捐助者结合激子用于电子自旋态的电检测。由于同位素纯化的$^{28}$ Si中电子自旋的长退相时间，弱微波场是足够的，这允许在商业ESR谐振器中实现宽带AEDMR。实施俄歇电子探测ENDOR，我们进一步证明了光学辅助控制的条件下，超精细分裂的核自旋的光谱中没有解决。与以前的研究相比，这大大放宽了对样品和实验装置的要求，例如在菌株，同位素纯度和温度方面。我们展示了具有天然同位素组成的硅中磷供体的AEDMR，并讨论了在该系统中进行ENDOR测量的可行性。
2016-11-29 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Theory of Umklapp-assisted recombination of bound excitons in Si:P
本文计算了硅中与磷施主结合的激子复合的振子强度。我们表明，束缚激子的直接复合不能解释实验测得的非声子线的振子强度。相反，复合过程由施主电子态的umklapp过程辅助。利用经验赝势方法计算了Umklapp辅助复合矩阵元的二阶微扰理论。我们的计算结果与实验符合得很好。我们还提出了两种方法来提高光学探测硅中单个核自旋态的光学分辨率。
2005-07-15 cond-mat.mes-hall
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
Ultrafast pseudospin quantum beats in multilayer WSe$_2$ and MoSe$_2$
具有六边形对称性的层状范德华材料为它们的电子提供了额外的自由度，即所谓的谷指数或谷赝自旋。这个量在概念上表现得像电子自旋，因此创造了谷电子学这个术语。在这种情况下，半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）的组是特别有吸引力的，由于大的自旋轨道相互作用和直接带隙在K点的六边形布里渊区。在这项工作中，我们提出的激子跃迁的单层和多层WSe $_2$和MoSe $_2$材料的时间分辨法拉第椭圆率（TRFE）与面内磁场，$B_{\parallel}$，高达9 T的调查。在单层样品中，测得的TRFE时间轨迹几乎是独立的$B_{\parallel}$，这证实了接近零的面内激子$g$因子$g_\parallel$，符合第一性原理计算。与此形成鲜明对比的是，我们观察到显着的时间振荡多层样品$B_{\parallel}>0$。值得注意的是，提取的面内$g_\parallel$非常接近所报道的材料的面外激子$g$因子，即分别用于WSe $_2$和MoSe $_2$多层膜中的1s A激子的$|g_{\parallel 1s}|=3.1\pm 0.2$和$2.5\pm0.2$。我们的第一性原理计算很好地证实了多层样品的非零$g_{\parallel}$的存在。我们提出多层样品中振荡的TRFE信号是由激子的赝自旋量子拍引起的，这是多层样品中自旋和赝自旋层锁定的表现。我们的研究结果表明，超快赝自旋旋转在GHz至太赫…
2022-04-26 cond-mat.mes-hall
Förster energy transfer of dark excitons enhanced by a magnetic field in an ensemble of CdTe colloidal nanocrystals
我们提出了一个系统的实验研究，随着理论建模的能量转移在合奏的紧密包装的CdTe胶体纳米晶体确定为福斯特共振能量转移（FRET）。我们证明，在4.2 K的低温下，主要是地面暗激子状态在最初激发的小尺寸（供体）纳米晶体参与偶极-偶极FRET导致额外的激发的大尺寸（受体）纳米晶体。由于亮激子态与暗态的弱混合，FRET成为可能。这种混合甚至在零磁场中也发生，并允许暗激子的辐射复合。外部磁场显著增强了这种混合，从而在15 T的场中将能量转移速率增加了2-3倍，以及供体和受体纳米晶体中暗激子的辐射速率。理论建模使我们能够确定NC作为较大纳米晶体的供体的概率的光谱依赖性，以评估能量转移速率以及预测它们对磁场的依赖性，描述由于能量转移引起的光致发光最大值的光谱偏移，并再现实验观察到的光致发光复合动力学的光谱依赖性，磁场。
2015-12-21 cond-mat.mes-hall
Plasmon-exciton Interactions in Gold-WSe2 Multilayer structures
本文在EELS和CL光谱背景下，理论研究金-WSe2多层结构中运动电子探测杂化激子-等离极化激元的相互作用，发现激子A和B均与表面等离极化激元强耦合导致CL发射抑制，为设计高效光电器件铺平道路。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hot Charge Transfer States and Charge Generation in Donor Acceptor Blends
在有机共混物中，激子分裂激发的振动正常模式与耦合到电荷跳跃的振动正常模式相同。因此，如果振动弛豫比电荷转移慢，则用于激子分裂的过量驱动力可以有助于电荷转移。一个模型的开发，考虑到这一点，因此解释了实验观察到的激子分裂和电荷产量的驱动力的关系，可以实现高电荷产量与所观察到的快速重组率。
2010-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Measurement of binding energy of negatively charged excitons in GaAs/AlGaAs quantum wells
本文报道了半导体异质结构中电子空穴复合物的光致发光研究。在离量子阱不同距离\itshape d \normalfont处放置供体的远程稀释层导致中性（$X$）和带负电（$X^{-}$）激子的发光光谱的转变。一个额外的谱线和它的能量依赖于\itshape d \normalfont的发病允许我们明确地涉及所谓的$X^{-}$ trion状态与带电激子绑定在带电的施主在一个障碍。结果表明，GaAs/Al $_{0.3}$ Ga $_{0.7}$ As量子阱中自由三价态结合能的估计过高，并给出了在无限远施主限制条件下，宽度为200和300 μ m的\space量子阱的校正值.
2009-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Origin of space-separated charges in photoexcited organic heterojunctions on ultrafast time scales
我们提出了一个详细的调查超快（亚皮秒）激子动力学的晶格模型的施主/受主异质结。激子产生的光激发，激子解离，和进一步的电荷分离的手段被平等对待。实验观察到的存在空间分离的电荷在$\lesssim 100$ fs光激发后，通常归因于超快跃迁从激子在供体的电荷转移和电荷分离状态。在这里，我们表明，然而，空间分离的费用出现在$\lesssim 100$ -fs的时间尺度主要是直接光学产生的。我们对超快泵浦-探测光谱的理论见解挑战了通常对泵浦-探测光谱的解释，即从施主激子到空间分离电荷的超快布居转移。
2017-02-22 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Screened Strong Coupling of Excitons in Multilayer WS2 with Collective Plasmonic Resonances
我们证明了在室温下，二硫化钨（WS 2）中的直接跃迁激子与集体等离子体共振的强耦合。我们使用由金属纳米颗粒的周期性阵列形成的开放等离子体腔。我们显示出明确的反交叉与单层，双层和更厚的多层WS 2的纳米粒子阵列的顶部。这样的混合系统的拉比能量从50到110毫电子伏从单层到16层，而它不缩放与集体强耦合预期的层数的平方根。我们证明了平面外耦合分量可以忽略不计，因为正常的字段是由于高折射率对比度的介质层屏蔽。即使在单层膜外激子的面内偶极矩减小，但分布在薄片中的强面内场仍然可以增强与多层膜的耦合强度。然而，屏蔽的面外场导致拉比能量的饱和。所实现的具有开放腔的TMD多层膜的相干耦合可以用于操纵二维半导体中激子的动力学和输运以及开发超快谷/自旋电子器件。
2018-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking faults as quantum wells in nanowires: Density of states, oscillator strength and radiative efficiency
我们研究的性质的激子绑定到I1基面层错[（I1;X）] GAN纳米线系综的连续波和时间分辨光致发光光谱。基于这些激子的辐射寿命随温度的线性增加，证明了它们具有二维态密度，即：例如，基面堆垛层错起到量子阱的作用。从线性增加的斜率，我们确定的振子强度的（I1;X），并表明，得到的值反映了存在大的内部静电场跨越堆垛层错。虽然GAN纳米线系综中施主束缚激子和自由激子的复合在10 K时已经由非辐射现象主导，但我们观察到（I1;X）在60 K时完全辐射复合。这一发现为GAN纳米线中的非辐射复合过程提供了重要的见解。首先，在60 K下测量的约6 ns的辐射寿命设定了考虑到纳米线平均直径为105 nm的450 cm/s的表面复合速度的上限。其次，与施主束缚激子和自由激子的快速衰变有关的非辐射中心的密度不能高于2 × 10^16 cm^-3。因此，这些GAN纳米线系综中的施主束缚激子的非辐射衰减必须通过自由激子态间接发生。
2014-08-22 cond-mat.mes-hall
Partial condensation of mobile excitons in graphene multilayers
在大的位移场中，在菱形和Bernal堆叠的石墨烯中，正常顺磁状态转变为关联状态。最近的实验表明，这样的系统有几个相变的载流子密度的函数。与顺磁状态相邻的相具有非常高的电阻和降低的费米海简并度。我们发现，这两种现象可以解释通过部分谷间激子凝聚的概念：一小部分粒子凝聚成激子，另一种形式的谷间相干费米液体。系统的激子部分对电流没有贡献，因此增加了电阻。在这个范例中，阻力的增加完全是几何学上的。我们通过数值计算验证了唯象理论的有效性。我们还证明了部分激子态和谷间相干态的量子振荡数据应该没有很大的差别。此外，我们建议STM/AFM或拉曼光谱有一个确凿的证据，我们在本文中建议的部分激子凝聚的发生。
2023-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Exciton-based sensing of remote electron correlations in 2D heterostructures
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
Multi-Scale Exciton and Electron Transfer in Multi-Level Donor-Acceptor System
从理论上研究了由单能级电子给体和受体组成的生物复合物中噪声辅助的量子激子（电子）转移（ET），该复合物具有复杂的内部结构，并以多个电子能级为模型。相互作用包括供体和受体之间的能级，并与蛋白质溶剂嘈杂的环境。考虑不同区域的参数，其表征（i）受体能级的数目，（ii）受体\band -宽度”，和（iii）噪声的幅度及其相关时间。在一定的条件下，我们推导出的ET率和效率的解析表达式。我们得到了在大的时间内所有能级的相等占据，与受主能带的结构和噪声参数无关，但在受主能级非简并的条件下。我们讨论了受主粒子布居的多尺度动力学，以及伴随的量子相干振荡效应。我们还表明，对于大量的受体带中的水平，ET的效率可以接近100%，无论是下坡和上坡过渡和尖锐的氧化还原电位。
2017-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.bio-ph
Near-field spectroscopy of a gated electron gas: a direct evidence for electrons localization
测量了门控二维电子气的近场光致发光。我们使用带负电荷的激子，通过电子与光激发的电子-空穴对结合形成，作为局部存在电荷的指示剂。观察到带负电荷的激子的发光强度的大的空间波动。这些波动被证明是由于本地化的远程电离的捐助者的随机电位的电子。我们利用这些涨落来成像电子和施主在平面上的分布。
1998-07-09 cond-mat.mes-hall
Rydberg series of intralayer K-excitons in WSe$_2$ multilayers
本研究结合磁反射实验与$\boldsymbol{k\cdot p}$理论建模，探究不同厚度WSe$_2$多层膜的激子共振起源，发现双层、三层、四层膜分别存在1个、2个、4个层内K激子里德伯系列，完善了多层膜激子性质的认知。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fine-structure splitting reduction of ionized impurity bound exciton in quantum dot
研究了量子点中电离浅施主杂质-激子复合物的基态能量和精细结构分裂。研究发现，偏离中心的离子化杂质显著改变了激子包络函数的各向异性形状，从而大大降低了精细结构的分裂。讨论了电离杂质产生的局域电场引起的基态能量的反常Stark位移和外电场对精细结构分裂的有效调谐。该方案对基于量子点的纠缠光子源的设计具有一定的参考价值。
2008-01-21 cond-mat.mes-hall
Analytic model of effective screened Coulomb interactions in a multilayer system
本工作的主要目标是开发一个易于分析的模型屏蔽电子-电子和电子-激子相互作用的分层系统组成的两个平行的半导体量子阱分离的介电层。这些系统是有希望的超导激子极化激元，和自旋操纵。考虑到使用图像电荷方法的纳米结构中的介电失配引起的极化效应。得到的解析表达式被用来计算屏蔽电子-电子和电子-激子的相互作用，这些计算结果相比，使用其他最近发表的模型。
2011-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron Spin Resonance of P Donors in Isotopically Purified Si Detected by Contactless Photoconductivity
用标准的Hahn回波技术，在[P] $ = 10^{14}$ cm $^{-3}$的同位素纯硅中，在温度为$\leq 4 $ K时，测量了与磷施主结合的电子自旋的相干时间达20 ms。虽然这样的时间对于固态中的电子自旋来说特别长，但是它们仍然受到施主电子自旋-自旋相互作用的限制。抑制这种相互作用需要甚至更低的供体浓度，其低于典型电子自旋共振（ESR）光谱仪的检测极限。在这里，我们描述了一种替代的方法磷供体ESR检测，利用由光学供体束缚激子跃迁提供的自旋-电荷转换。我们介绍了该方法及其对激光功率的依赖性，并用它来测量迄今为止生长的最纯的硅样品之一（[P] $ = 5\times 10^{11} $ cm $^{-3}$）的$T_2 = 130 $ ms的相干时间。然后，我们使用供体束缚激子跃迁的替代应用对该结果进行基准测试：在1.7~K下对具有[P] $ = 4\times10^{12} $ cm $^{-3}$的样品使用常规ESR检测之前，对供体自旋进行光学偏振，并在这种情况下测量350 ms的$T_2$。
2020-12-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Novel primary photoexcitations in $π$-conjugated donor-acceptor copolymers probed by transient magneto-photoinduced-absorption
$π$共轭聚合物中的初级光激发的传奇故事一直是非凡的科学好奇心的来源，已经持续了三十多年。从反式聚乙炔中的孤子激发，到其他聚合物中的单重态和三重态激子和极化子，再到聚合物和富勒烯共混物中的电荷转移激子，该领域已经丰富了各种不同的光激发物种。在这里，我们展示了一种新的初级链内光激发物种，即复合多激子（CME）在$π$共轭的给体-受体（DA）-共聚物用于有机光伏（OPV）太阳能电池。我们利用从亚皮秒到毫秒的瞬态光致吸收的磁场响应来显示原始DA-共聚物中CME物种的早期光生，所述CME物种由四个耦合自旋1/2粒子组成，具有独特的光学和磁性特征。这种物质在微秒时域内分解为两个独立的三重态。重要的是，在共聚物/富勒烯共混物中，CME电离通过可以增强OPV太阳能电池中的光电流的独特过程产生光载流子。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optically-detected long-lived spin coherence in multilayer systems: Double and triple quantum wells
在本文中，我们研究了限制在多层系统中的高迁移率致密二维电子气的自旋相干性。利用时间分辨克尔旋转和共振自旋放大技术，对光致自旋极化的动力学过程进行了实验研究。对于双量子阱和三量子阱掺杂超过金属-绝缘体过渡，自旋相干性被大大抑制，我们发现显着长的自旋寿命限制的Dyakonov-Perel机制和自旋跳跃过程之间的施主网站，以及传播的合奏g-因子。双量子阱结构在T = 5 K时的自旋寿命为6.25 ns，而三量子阱结构在T = 8 K时的自旋寿命超过25 ns。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall
Effects of Reduced Interlayer Interactions on the K-point Excitons of MoS$_2$ Nanoscrolls
本文研究了MoS$_2$纳米卷中因不对称混合堆叠和应变不均匀性导致的层间相互作用减弱现象，通过低温光致发光光谱揭示了其对K点激子特性（如激子-声子耦合、能量及振子强度）的影响。
2024-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge separation in donor-C60 complexes with real-time Green's functions: The importance of nonlocal correlations
我们使用非平衡格林函数（NEGF）方法进行实时模拟的超快电子动力学的光激发供体C60复合物建模的Pariser-Parr-Pople哈密顿量。NEGF的结果进行了比较，平均场哈特里-福克（HF）计算解开相关性的作用。最初的基准对数值上高度精确的时间依赖的密度矩阵重整化群计算验证NEGF的准确性。然后，我们发现，电荷转移（CT）激子部分衰减到电荷分离（CS）状态，如果动态非局域相关修正。这种CS过程发生在光激发后约10 fs。相比之下，在HF模拟中激子复合的概率几乎是100%。这些结果在很大程度上不受核振动的影响;然而，当水平不对准阻碍CT过程时，后者变得至关重要。我们的研究结果的强大的性质表明，超快CS驱动的相关性诱导的退相干可能会发生在许多有机纳米尺度系统，但它只能正确预测的理论处理，包括时间非局部相关性。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coupling of exciton states as the origin of their biexponential decay dynamics in GaN nanowires
利用时间分辨光致发光光谱，我们探讨了GAN纳米线系综中束缚激子和自由激子的瞬态行为。我们调查样品具有不同的直径分布，并表明，在每种情况下观察到的施主束缚激子的显着双指数衰减是不是由纳米线表面。在较长的时间内，单个激子跃迁以共同的寿命衰减，这表明相应的激子态之间存在强耦合。一个系统的非线性速率方程，考虑到这种耦合直接再现实验观察到的双指数衰减。
2013-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single quantum emitters with spin ground states based on Cl bound excitons in ZnSe
宽禁带半导体中的缺陷是量子通信和计算的有希望的量子比特候选者。外延生长的II-VI族半导体是特别有前途的主体材料，因为它们的直接带隙和同位素纯化到自旋零核背景的潜力。在这里，我们展示了一种新型的单光子发射体与潜在的电子自旋量子位的基础上，氯杂质在硒化锌。我们利用量子阱来增加施主发射的结合能，并确认具有192 ps的短辐射寿命的单光子发射。此外，我们验证了基态的Cl供体络合物包含一个电子，通过观察两个电子的卫星发射，离开电子在更高的轨道状态。我们还通过对单个发射体进行极化分辨磁谱来表征激子跃迁的塞曼分裂。我们的研究结果表明，单氯杂质是合适的单光子源与潜在的光子界面。
2022-03-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Role of anisotropy in the Förster energy transfer from a semiconductor quantum well to an organic crystalline overlayer
本文研究了二维Wannier激子（施主）到分子晶体覆盖层Frenkel激子（受主）的非辐射共振能量转移。我们表征的有机子系统的光学各向异性对这个过程的影响。使用现实的材料参数的值，我们表明，它是可能的，以改变传输速率内通常是一个因素的两个取决于结晶覆盖层的取向。供体和受体能量的共振匹配也可以通过有机晶体取向部分地调节。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical properties of monolayer, multilayer, and bulk BiI$_3$ studied using time-dependent density functional theory
我们研究了单层和层状BiI $_3$的光学性质，发现激子只存在于单层晶体中。我们用含时密度泛函理论计算了介电函数的能谱。BiI $_3$块状晶体是一种原子层状半导体，其带隙对应于可见光的频率。对块体晶体的数值计算结果与实验结果一致，且不依赖于除单层外的层数。我们揭示了激子出现在与带间激发在单层晶体的共振峰以下。这种独特的光学性质可以在光吸收或微分反射光谱中直接观察到，并将单层晶体与堆叠的BiI $_3$区分开来。
2021-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-particle Complexes in Two-Dimensional Semiconductors
我们将二维的三体问题映射到三维势场中的一个粒子上，用一种改进的边界匹配矩阵方法来处理。我们评估结合能的trions $X^{\pm}$，激子绑定的施主/受主电荷$X^{D/A}$，和过度充电的受体/施主在二维原子晶体的过渡金属dichalcogenides，其中电荷之间的相互作用的特点在中间距离的对数行为。我们发现，$X^{\pm}$的离解能通常比局域激子复合物的离解能大得多，因此，尽管与$X^{D/A}$相比，它们在光学中的复合线从激子线的红移要小得多，但trions对加热更有弹性
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Polarimetry of photon echo on charged and neutral excitons in CdTe/(Cd,Mg)Te quantum wells
相干光谱学，如四波混频和光子回波生成，通过分析相干响应的偏振，提供了光学跃迁中涉及的能级的详细信息。在半导体中，它可以用于区分不同的激子复合物，这是光谱学中一个非常重要的问题。我们开发了一种简单的方法，基于光子回波偏振，其中的光子回波幅度的极坐标测量作为两个激发脉冲的线性偏振之间的角度$φ$的函数。玫瑰花状极坐标图揭示了半导体纳米结构中中性和带电激子（trion）光学跃迁之间的明显差异。我们在1.5~K温度下对20 nm厚的CdTe/（Cd，Mg）Te量子阱进行了光子回波偏振测量。应用窄带光激发，我们选择性地激发不同的激子复合物，包括激子，trion，和施主束缚激子D $^0$ X。我们发现，偏振的光子回波的trion和D $^0$ X是实质上不同的激子：的trion和D $^0$ X的回波是线性偏振的角度$2φ$相对于第一脉冲偏振和它们的振幅是弱依赖于$φ$。而在激子上，光子回波与第二激发脉冲共偏振，其幅度标度为$\cosφ$。
2018-12-07 cond-mat.mes-hall
Inhomogeneous nuclear spin polarization induced by helicity-modulated optical excitation of fluorine-bound electron spins in ZnSe
利用施主束缚激子共振激发的时间分辨克尔旋转研究了掺氟ZnSe外延层中的光致核自旋极化。用螺旋度调制的激光脉冲激发导致横向核自旋极化，这被检测为施主束缚电子自旋的拉莫尔旋进频率的变化。依赖于横向磁场的频移表现出明显的弥散状形状，其在组分锌和硒同位素的核磁共振场处具有共振。它被研究作为外部参数的函数，特别是恒定和射频外部磁场。共振的宽度和它的形状表明在氟供体附近的核自旋极化的强烈的空间不均匀性。基于施主束缚电子的非均匀Knight场驱动共振核自旋冷却的概念，提出了一种光致核自旋极化机制。
2015-08-21 cond-mat.mes-hall
Analog of the Auger effect in radiative decay of a trion in a quantum well
我们已经分析了X^- trion（激子+电子）衰变的能量学，假设激子和trion是单个二维半导体量子阱的独立激发。第一次，它已被证明，在填充一个井与电子从一个选择性的施主掺杂矩阵，结合能的trion（电子与激子）线性增加的费米能级的位移到深度的c带。这与ZnSe/Zn_（0.89）Mg_（0.11）S_（0.18）Se_（0.82）和CdTe/Cd_（0.7）Mg_（0.3）Te异质结中三电子低温辐射衰减（光致发光）的实验结果一致。
2010-09-02 cond-mat.mes-hall
Optical Control of Donor Spin Qubits in Silicon
我们展示了如何实现从硅中的V族施主（P，As，Sb，Bi）的基态到激发轨道态的光学、自旋选择性跃迁。我们考虑两种方法的基础上共振，远红外（IR）跃迁的中性供体或共振，近红外激子跃迁。对于远红外光，我们计算的偶极矩阵元素之间的谷轨道和自旋轨道分裂状态的所有第五族施主使用有效质量理论。然后，我们计算了通过圆偏振光的光泵浦所能达到的电子核自旋极化的最大速率和数量。我们发现这种方法是最有前途的Bi捐助者，由于其大的自旋轨道和谷轨道相互作用。使用近红外光，通过驱动从基态到具有偶宇称的更高轨道的双光子$Λ$跃迁，可以对所有供体进行自旋选择性激发。我们表明，外部施加的电场或应变允许类似的，自旋选择性的$Λ$过渡到奇宇称激发态。我们预计这些结果将是有用的捐助者，量子控制和捐助者自旋量子比特的状态准备，并为发展捐助者自旋量子比特和单光子之间的相干接口未来的光谱研究。
2015-10-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Large Range Manipulation of Exciton Species in Monolayer WS2
利用光激发方法研究了单层WS_2中激子和三电子的非常规辐射。在532 nm激光的激发下，单层WS 2中的载流子物种受到施主杂质光电离逸出的过剩电子的影响，施主杂质的浓度随样品的不同位置而变化。在室温下简单地增加激发功率，过量电子以及因此激发的三电子和激子的强度比可以在0.1至7.7的大范围内连续地调谐。此外，还可以通过改变温度来操纵该强度比。然而，在这种方式下，激子和trion的共振能量随着温度的升高而由于电子-声子耦合而显示出红移。结合能为~ 23 meV，与温度无关，表明在这种二维材料中载流子之间有很强的库仑相互作用。
2016-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Single-crystalline gold nanodisks on WS$_2$ mono- and multilayers: Strong coupling at room temperature
在室温下将光与物质的相互作用设计到强耦合状态是现代纳米光子学的基石之一。实现这一目标将为潜在的应用，如量子信息处理，量子光源，甚至量子精密测量提供新的平台。像过渡金属二硫属化物（TMDC）和特别是二硫化钨（WS $_2$）这样的材料具有与基于荧光体的量子点相当的大的跃迁偶极矩，以及强的激子结合能，允许在室温下详细探索光-物质相互作用。此外，最近的工作表明，耦合TMDC与等离子体纳米腔与光紧密聚焦在纳米尺度上可以达到强耦合制度在环境条件下。在这里，我们使用超薄单晶金纳米盘具有大的面内电磁偶极矩对准位于单层WS $_2$的激子跃迁偶极矩。通过散射和反射光谱，我们证明了强耦合在室温下与拉比分裂的$\sim$ 108毫电子伏。为了进一步研究强耦合机制，并受到Stülberg等人最近实验工作的启发，我们将这些纳米盘耦合到多层WS $_2$。由于激子耦合到我们的纳米盘的数量增加，我们实现了拉比分裂的$\sim$ 175毫电子伏，主要增加了62%。据我们所知，这是所报道的耦合到开放等离子体腔的TMDC的最高拉比分裂。我们的研究结果表明，超薄单晶金纳米盘耦合到WS $_2$代表了一个精致的平台，探索光物质的相互作用。
2018-12-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Intrinsic and Extrinsic Defect-related Excitons in TMDCs
研究了单层过渡金属二硫属化物（TMDC）低温光致发光中的激子峰，该峰通常与缺陷和无序有关。首先，为了揭示缺陷相关激子的内在起源，我们研究了它们对栅极电压，激发功率和温度的依赖关系，在一个原型TMDC单层，$MoS_2$。我们表明，整个范围内的缺陷相关的激子的行为可以理解的一个简单的模型，其中中性激子绑定到电离的施主能级，可能与硫空位，密度为$7\cdot10^{11} cm^{-2}$。其次，为了研究与缺陷相关的激子的外在来源，我们可控地将氧分子原位沉积到保持在低温下的$MoS_2$表面上。我们发现，除了平凡的p型掺杂的$3\cdot10^{12} cm^{-2}$，氧影响缺陷相关的激子的形成，通过功能化的空缺。结合起来，我们的研究结果揭示了缺陷相关激子的起源，提出了一种简单而明确的方法来跟踪TMDC的功能化，基准器件质量，并为混合有机-无机TMDC器件中的激子工程铺平了道路。
2019-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-electronic properties of multilayer black phosphorus
我们研究了在垂直磁场的存在下，黑磷多层膜中的二维电子气的电子性质，突出了平面各向异性对各种实验量，如交流磁导率，屏蔽，磁等离子体的作用。我们发现，在交流电导率的谐振结构表现出红移与掺杂的增加，由于带间耦合，$γ$。这是由于朗道能谱中与$n^2γ^2$（$n$是朗道指数）成比例的额外校正项，直到$γ$中的二阶。我们还发现，库仑相互作用导致高度各向异性的磁激子。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Interferences of electrostatic moiré potentials and bichromatic superlattices of electrons and excitons in transition metal dichalcogenides
近年来的实验研究表明，过渡金属二硫属化物（TMD）中电子和激子云纹超晶格在量子多体模拟和量子光学应用中具有巨大的潜力。在这里，我们揭示了在TMDs异质结构的莫尔电位景观有一个静电起源的自发电荷转移的异质界面依赖于原子注册表。这允许通过来自多层中独立可配置的异质界面的莫尔势的干涉来工程化可调谐的多色超晶格。我们展示了MX2/M 'X'2/MX2三层膜中谷电子、空穴和层间三离子的双色莫尔势的例子，这些三层膜可以从多轨道周期性超晶格应变切换到准周期性无序景观。三层莫尔条纹还拥有两个独立配置的中性激子三角形超晶格，具有相反的电偶极子。这些发现极大地丰富了TMDs云纹作为量子模拟平台的通用性和可控性。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer excitons in van der Waals heterostructures: Binding energy, Stark shift, and field-induced dissociation
在范德华异质结（vdWHs）中，光激发的层内激子具有II型能带排列，已被观察到在超快时间尺度上隧穿到层间激子中。这种层间激子具有足够长的寿命，使得利用外部面内电场诱导解离成为提高光电流器件效率的有吸引力的选择。在本文中，我们计算层间激子结合能，斯塔克位移，和解离速率为6个不同的过渡金属二硫属化物（TMD）vdWHs使用基于外部复杂标度（ECS）的数值计算程序。我们利用一个解析的双层Keldysh势来描述电子-空穴对之间的相互作用，并通过与完整的多层泊松方程进行比较来验证其准确性。基于这个模型，我们得到了激子解离速率的弱场解析表达式。分析的异质结构是MoS $_2$ /MoSe $_2$，MoS $_2$ /WS $_2$，MoS $_2$ /WSe $_2$，MoSe $_2$ /WSe $_2$，WS $_2$ /MoSe $_2$，和WS $_2$ /WSe $_2$。对于弱电场，我们发现WS $_2$ /WSe $_2$支持最快的解离速率。此外，我们观察到，激子的解离速率在vdWHs显着大于在其单层对应。
2020-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant Excitation of Graphene K-Phonon and Intra-Landau-Level Excitons in Magneto-Optical Spectroscopy
在高达32 T的磁场中对一系列多层外延石墨烯样品进行了精确的红外磁透射实验。当入射光子能量与最低朗道能级分离和K点光学声子能量共振时，我们观察到了主回旋跃迁的光谱特征和加宽的变化。我们已经开发了一个理论，解释和定量再现的频率和磁场的依赖性的现象，作为一个光子的吸收连同同时创建一个谷间，内朗道能级激子，和一个K声子。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast Hidden Spin Polarization Dynamics of Bright and Dark Excitons in 2H-WSe$_2$
本研究利用STARPES探测2H-WSe$_2$中亮、暗激子的隐藏自旋极化动力学，揭示了亮激子自旋极化的谷间散射衰减机制，及暗激子作为自旋库在范德华异质结自旋注入中的应用潜力。
2023-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
