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
Dielectric electron-hole liquid in monolayer heterostructures based on transition metal dichalcogenides
本文研究过渡金属二硫属化物单层异质结构中介电电子-空穴液体的形成条件，发现圆偏振度超过阈值时出现介电EHL，低于阈值则为金属性EHL，并讨论了转变的物理表现。
2023-05-15 cond-mat.mes-hall
Interlayer exciton dynamics in van der Waals heterostructures
激子结合能高达数百meV，在光频范围内有很强的光吸收，这使得过渡金属二硫属化物（TMD）有望成为新型光电纳米器件。特别是，原子级薄的TMD可以堆叠成异质结构，从而能够设计具有定制特性的新材料。强库仑相互作用产生层间激子，其中电子和空穴在不同层中空间分离。在这项工作中，我们揭示了这些根本上有趣的和技术相关的层间激子态的形成，热化和衰变背后的微观过程。特别地，我们提出了示例性的MoSe $_2$ -WSe $_2$异质结构的层间激子结合能和波函数以及它们的时间和能量分辨动力学。最后，我们预测了层间激子对这些材料的光致发光的主要贡献。
2018-04-23 cond-mat.mes-hall
Heterostructure bilayer graphene-hBN: Interplay between misalignment, interlayer asymmetry, and trigonal warping
我们研究了石墨烯层上六方BN衬底诱导的莫尔条纹与Bernal堆积双层石墨烯（BLG）层间耦合相互作用产生的超晶格迷你带。我们比较了BLG中的莫尔条纹能带特征，其中它们受到BLG-hBN异质结构的层间不对称性和Bernal堆叠双层中电子的三角翘曲特性的影响，这些特征在单层石墨烯中发现。
2013-08-22 cond-mat.mes-hall
Interlayer excitons in double-layer transition metal dichalcogenides quantum dots
本研究利用含库仑相互作用的低能有效哈密顿量与精确对角化等方法，分析双层过渡金属二硫化物量子点的层间激子特性，揭示磁场、层间距、材料等的影响及双激子作用规律，为激子调控和光学器件应用提供依据。
2024-08-14 cond-mat.mes-hall
Phase diagram of electron-hole liquid in monolayer heterostructures based on transition metal dichalcogenides
在过去的几年里，人们对过渡金属二硫属化物（TMD）的单分子层的兴趣一直是由其不寻常的电子和光学性质所驱动的，这对于设计新一代纳米电子学的功能元件非常有吸引力。最近，实验证据表明，在TMD单分子膜中形成高温强束缚电子空穴液体（EHL）。载流子的强结合是由于单层异质结构中库仑相互作用的屏蔽显著降低。本文研究了基于TMD的准二维异质结构中电子和空穴系统的气-液相变，并计算了这种相变的临界参数。描述了金属-绝缘体转变，并构造了这种异质结构的相图。
2021-05-13 cond-mat.mes-hall
Control of interlayer excitons in two-dimensional van der Waals heterostructures
基于过渡金属二硫属化物的范德华异质结构中具有独特自旋谷物理特性的长寿命层间激子使其在下一代器件的信息处理中具有前景。虽然已经广泛研究了不同类型的异质堆叠中的层间激子的发射特性，但是仍然缺乏改变谷态或调谐发射能量和强度所需的这些激子的操纵。在这里，我们证明了这种控制层间激子MoSe 2/WSe 2异质结构。我们的堆叠与h-BN的封装确保超净界面，使我们能够解决四个单独的窄层间发射峰。我们观察到两个主要的层间过渡与相反的螺旋圆偏振激发下，保存或反转入射光的偏振。我们进一步证明了控制的波长，强度和极化激子发射的电场和磁场。这种操纵层间激子及其极化的能力可以为新型激子和谷电子器件应用铺平道路。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall
Interlayer Exciton Laser with Extended Spatial Coherence in an Atomically-Thin Heterostructure
二维半导体由于其强的激子-光子相互作用和工程和集成的灵活性而成为纳米光子学的一类新材料。利用这些特性，我们设计了一种基于偶极层间激子的高效激光介质，在旋转排列的原子薄异质结构中。激光测量从过渡金属二硫族化物异质双层集成在氮化硅光栅谐振器。在整个激光阈值的发射的空间相干性的急剧增加被观察到。这项工作建立了层间激子在二维异质结构作为硅兼容的相干介质。这些层间激子具有电可调的光-物质相互作用强度和长程偶极相互作用，有望在低功率、超快激光和调制器以及丰富的多体量子现象方面得到应用。
2019-01-03 cond-mat.mes-hall
Interlayer exciton polaritons in homobilayers of transition metal dichalcogenides
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
通过微观Wannier-Hopfield模型，研究在法布里-珀罗腔中MoS₂同质双层支持具有大层间激子贡献的极化激元，并探索通过腔长调谐实现层间激子占比超过90%甚至100%的条件。
2022-12-06 cond-mat.mes-hall
Interlayer Exciton Optoelectronics in a 2D Heterostructure p-n Junction
半导体异质结构是基于固态的光电子器件的主干。范德华异质结组装技术的最新进展使得半导体异质结的能带工程能够用于原子级薄的光电子器件。在具有II型能带排列的二维异质结构中，层间激子，其中库仑束缚的电子和空穴被限制在相对的层中，已经显示出用于新型激子器件的有希望的性质，包括大的结合能，微米尺度的面内漂移扩散，以及长的布居和谷极化寿命。在这里，我们展示了层间激子光电子学的基础上静电定义的横向pn结在MoSe 2-WSe 2异质双层。施加正向偏压使得能够首次观察到来自层间激子的电致发光。在零偏压下，pn结作为一个高灵敏度的光电探测器，其中的波长相关的光电流测量允许直接观察层间激子的共振光激发。与层内激子的共振激发相比，从层间激子得到的光电流幅度小约200倍。这意味着层间激子振子强度比层内激子小两个数量级，这是由于电子和空穴到相对层的空间分离。这些结果为在未来的二维异质结构光电子器件中利用层间激子奠定了基础。
2017-01-03 cond-mat.mes-hall
Interlayer excitons in MoSe$_2$/WSe$_2$ heterostructures from first-principles
基于\emph{ab initio}理论计算了MoSe $_2$（或MoS $_2$）和WSe $_2$垂直异质结构的光谱，揭示了MoSe $_2$和WSe $_2$的\textsl{A}激子下面的两个自旋轨道分裂的里德堡激子系列，其中第一激子的结合能约为250 meV.同时，我们预测晶体学取向的MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构表现出间接的基本带隙。由于MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构的II型性质，间接跃迁和对应于直接跃迁的激子Rydberg系列表现出不同的层间性质，具有耦合电子和空穴的空间电荷分离。实验观察到的MoX $_2$ /WY $_2$异质结构的光致发光光谱中的长寿命态归因于这种层间激子态。我们的计算进一步表明，层间激子的峰值能量和它们的振荡强度的堆叠顺序的效果。
2018-04-06 cond-mat.mes-hall
Localized interlayer complexes in heterobilayer transition metal dichalcogenides
本文给出了MoSe $_2$ /WSe $_2$扭曲异质层中施主杂质定域的层间激子复合物的辐射率和掺杂依赖的光致发光光谱的理论结果，并得到了结合能和波函数重叠积分的量子Monte Carlo计算的支持.对于紧密排列的层，辐射衰减是可能的本地化复合物的波函数的动量传播，导致在几个$μ$的$^{-1}$辐射率。对于强错位层，载流子和杂质之间的短程相互作用提供了一个有限的辐射率与强渐近扭转角依赖性$\propto θ^{-8}$。最后，声子辅助的复合被认为是，在这两个层中的光学声子的发射导致额外的较弱的发射线，红移的声子能量。
2018-06-01 cond-mat.mes-hall
Interlayer coupling in commensurate and incommensurate bilayer structures of transition metal dichalcogenides
用微扰方法研究了过渡金属双硫族化合物的公度和非公度双层结构中的层间耦合。\pm K谷中的层间耦合可以分解为一系列具有不同相位因子的跳跃项。在H型和R型对称双层膜中，三个主要项之间的干涉导致层间耦合强度对平移的敏感依赖性。通过拟合从头算结果，发现主要的跳跃项的大小为几十个meV。研究了价带Γ谷和导带Q谷的层间耦合。所获得的几百meV的强耦合强度可以在介导过渡金属二硫属化合物异质层中的超快层间电荷转移中发挥重要作用。
2017-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer hybridization and moiré superlattice minibands for electrons and excitons in heterobilayers of transition-metal dichalcogenides
几何莫尔图案，一般用于具有相似晶格结构但晶格常数略有不同的二维（2D）晶体的几乎对齐的双层，导致电子态的区带折叠和迷你带形成。在这里，我们表明，在$\mathrm{MoSe}_2/\mathrm{WS}_2$和$\mathrm{MoTe}_2/\mathrm{MoSe}_2$异质双层的带边缘的功能对齐的莫尔超晶格（mSL）效应增强共振层间杂化，并预期在扭曲的均匀双层的TMD，包括狭窄的迷你带接近实际的带边缘的例子类似的功能。这种杂化决定了过渡金属二硫属化物（TMD）异质结构中层间激子的光学活性，以及激子光谱中的能量位移。我们发现，共振杂化激子（hX）的能量应显示一个尖锐的调制作为层间扭曲角的函数，伴随着umklapp电子-光子相互作用与mSL所造成的额外的光谱特征。我们分析了共振增强的mSL功能的外观在吸收和发射光的层间激子杂化层内A和B激子在$\mathrm{MoSe}_2/\mathrm{WS}_2$，$\mathrm{MoTe}_2/\mathrm{MoSe}_2$，$\mathrm{MoSe}_2/\mathrm{MoS}_2$，$\mathrm{WS}_2/\mathrm{MoS}_2$，和$\mathrm{WSe}_2/\mathrm{MoSe}_2$。
2019-03-28 cond-mat.mes-hall
Photon-Induced Suppression of Interlayer Tunneling in Van Der Waals Heterostructures
以石墨烯/{ \it h}-BN/石墨烯为例，发展了一个在强电磁场驱动下的范德华异质结构的层间隧穿理论.我们的理论预测，强反共振出现在偏置电压值等于光频率的整数倍。发现这些特征源自不同石墨烯层的Floquet边带之间的光子辅助共振隧穿跃迁，并且由于带内和带间隧穿跃迁的相互作用而对双带系统是独特的。我们的研究结果指出，在范德华异质结构中使用强电磁场隧穿局域化的可能性。
2018-12-27 cond-mat.mes-hall
Electrical control of interlayer exciton dynamics in atomically thin heterostructures
半导体中的激子，即受激电子和空穴的束缚对，可以形成新类别的量子光电子器件的基础。由原子级薄的半导体过渡金属二硫属化物（TMD）构建的范德华异质结构使得能够在不同层中由电子和空穴形成激子，从而产生具有大结合能和长寿命的层间激子。利用单层TMD的异质结构，我们实现了长寿命中性和带电层间激子的光和电产生。我们证明了中性层间激子在整个样品中的传输，可以通过激发功率和栅电极来控制。利用欧姆接触器件实现了带电层间激子的漂移运动。激子的电产生和控制为实现玻色子复合粒子的完全电调谐量子操纵提供了一条新的途径。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall
Electron-Hole Liquid in Monolayer Transition Metal Dichalcogenide Heterostructures
过渡金属二硫属化物（特别是MoS 2、MoSe 2、WS 2和WSe 2）的单层膜可以被认为是研究高温电子空穴液体的理想体系。电子和空穴的准二维性质确保了它们与体半导体中的相互作用相比更强。单层异质结构中库仑相互作用的屏蔽显著减少，因为它是由环境的介电性决定的（例如，真空和衬底），其远低于过渡金属二硫属化物膜的特征。过渡金属二硫属化物中载流子能谱的多径结构显著降低了动能，导致电子空穴液体的平衡密度和结合能增加。确定了电子-空穴液体的结合能和平衡密度。结果表明，对于电子-空穴液体，计算时应采用二维库仑势。
2020-05-10 cond-mat.mes-hall
Microscopic origin of anomalous interlayer exciton transport in van der Waals heterostructures
范德华异质结构成了一个平台，研究有趣的多体量子现象。特别是，过渡金属二硫属化物（TMD）异质双层主机长寿命的层间激子，表现出永久的面外偶极矩。在这里，我们开发了一个层间激子-激子相互作用的微观理论，包括层间激子的偶极性质以及它们的费米子结构，这引起了一个有吸引力的费米子交换。我们发现，这些相互作用有助于漂移力导致在高密度的MoSe $_2$-WSe $_2$异质结中的高度非线性激子传播。我们表明，传播可以通过改变TMD层之间的hBN间隔的数量或通过调整介电环境进行调谐。特别是，虽然违反直觉，我们发现，层间激子在独立的样品中传播慢于hBN封装的TMD中的激子-由于增强的净库仑漂移与更强的环境屏蔽。总的来说，我们的工作有助于更好地微观理解层间激子输运在技术上有前途的原子薄半导体。
2022-07-08 cond-mat.mes-hall
Crystal Phases of Charged Interlayer Excitons in van der Waals Heterostructures
多年来，激子的强关联相干态一直是理论和实验研究的主题。由于新出现的量子材料（例如范德华力（vdW）束缚的过渡金属二硫属元素（TMD）原子薄层），这个话题最近蓬勃发展。我们分析了最近在双层TMD异质结构中观察到的带电层间激子的集体性质。我们预测新的强相关相-晶体和维格纳晶体-可以选择性地实现与TMD双层适当选择的电子-空穴有效质量，只是改变他们的层间分离距离。我们的研究结果为非线性相干控制、电荷输运和量子vdW异质结的自旋光电子学应用开辟了新的途径。
2021-02-08 cond-mat.mes-hall
Electronic transmission in the lateral heterostructure of semiconducting and metallic transition-metal dichalcogenide monolayers
我们分别研究了半导体和金属过渡金属二硫属化物单分子膜MoSe $_2$和NbSe $_2$的横向异质结的电子输运性质。我们采用基于第一性原理能带结构的多轨道紧束缚模型计算了电子的传输几率。传输概率取决于自旋和谷自由度。这种依赖性通过界面结构而发生质的变化。具有锯齿形界面的异质结构在传输过程中保留了电子的自旋和谷值。另一方面，扶手椅界面使导电电子能够随着谷的变化而传输，并由于谷翻转传输而增加了空穴掺杂结中的电导。我们还讨论了异质结中电流的自旋极化和谷极化。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall
Weak localization in transition metal dichalcogenide monolayers and their heterostructures with graphene
计算了掺杂过渡金属二硫属化物（TMDC）单分子膜电导率的干扰修正。由于谷结构和固有自旋轨道耦合（SOC）之间的相互作用，这些材料表现出丰富的弱局域化（WL）行为，这与传统金属或类似的二维材料（如石墨烯）在性质上不同。我们的结果也可以用来描述石墨烯/TMDC异质结构，其中SOC是在石墨烯片中诱导的。我们讨论了新的参数制度，超越现有的理论，并可以用来解释最近的实验，以评估SOC和无序的强度。此外，我们表明，一个面内塞曼场可以用来区分不同种类的SOC的WL的磁导率的贡献。
2019-04-14 cond-mat.mes-hall
Momentum-space indirect interlayer excitons in transition metal dichalcogenide van der Waals heterostructures
过渡金属二硫属化物（TMDC）的单层具有由激子（紧密结合的电子-空穴对）主导的特殊光学性质。通过确定性地堆叠单个单层来形成范德华异质结构允许通过选择材料和层的相对取向来调节各种性质。在这些结构中，出现了一种新型的激子，其中电子和空穴在空间上分离。这些层间激子允许探索多体量子现象，非常适合谷电子应用。大多数情况下，完全空间分离的电子和空穴源于单层布里渊区的$K$谷的基本模型被应用于描述这样的激子。在这里，我们结合光致发光光谱和第一性原理计算扩展层间激子的概念。我们确定了一个部分电荷分离的电子-空穴对在MoS $_2$/WSe $_2$异质结构驻留在$Γ$和$K$谷。我们控制这种新型的动量空间间接的，但强约束激子的相对取向的变化层的发射能量。这些发现代表了对TMDC异质结构和器件中激子效应的理解和控制的关键一步。
2018-03-13 cond-mat.mes-hall
Large Proximity-Induced Spin Lifetime Anisotropy in Transition Metal Dichalcogenide/Graphene Heterostructures
范德华异质结构已经成为设计新材料和器件的范例，其中可以通过组合单个2D层的特性来定制特定的功能。单层过渡金属二硫属化物（TMD）是对石墨烯（Gr）的极好补充，因为Gr中的高质量电荷和自旋输运通过邻近效应富集了TMD的大自旋-轨道耦合。可控的自旋谷耦合使得这些异质结构对于自旋电子学和光谷电子学应用特别有吸引力。在这项工作中，我们研究了自旋进动在单层MoSe 2/Gr异质结，并观察到一个非常规的，戏剧性的调制的自旋信号，显示一个数量级更长的寿命的面外自旋（40 ps）相比，面内自旋（3.5 ps）。这一演示的大自旋寿命各向异性TMD/Gr异质结，是一个直接的证据，诱导自旋谷耦合Gr，并提供了一个可访问的路线Gr的自旋动力学的操纵，与TMD接口。
2017-08-14 cond-mat.mes-hall
Giant Valley-Zeeman Splitting from Spin-Singlet and Spin-Triplet Interlayer Excitons in WSe2/MoSe2 Heterostructure
过渡金属二硫属化合物（TMDC）异质结具有II型排列，具有独特的层间激子，其可能具有自旋三重态和自旋单重态。然而，相关的光谱特征仍然难以捉摸，强烈阻碍了层间激子的莫尔电位调制的理解。在这项工作中，我们明确地确定自旋单重态和自旋三重态层间激子的WSe 2/MoSe 2异质双层与60度的扭曲角通过门和磁场相关的光致发光光谱。单重态和三重态层间激子在K谷和K'谷之间都表现出巨大的谷-塞曼分裂，这是单重态层间激子和三重态层间激子的大的Lande g因子的结果，其实验测定分别为~ 10.7和~ 15.2，与理论预期很好地一致。单重态和三重态层间激子的PL显示相反的螺旋度，由原子注册表确定。螺旋分辨光致发光谱（PLE）研究表明，在共振激发下，层间激子的单重态和三重态都是高度谷极化的，且在~ 20 K时，单重态层间激子的谷极化趋于一致.具有巨大谷塞曼分裂的高度谷极化的单重态和三重态层间激子激发了自旋电子学和谷电子学的未来应用。
2019-12-26 cond-mat.mes-hall
Resolving spin, valley, and moiré quasi-angular momentum of interlayer excitons in WSe2/WS2 heterostructures
莫尔超晶格提供了一种强有力的方法来设计二维范德华异质结构中电子和激子的性质。莫尔效应对于层间激子可能特别强，其中电子和空穴驻留在不同的层中并且可以单独寻址。特别是，最近提出，莫尔超晶格势不仅将层间激子态定位在不同的超晶格位置，而且还拥有一个新兴的莫尔准角动量（QAM），周期性地切换不同莫尔位置的层间激子的光学选择规则。在这里，我们报告的观察多个层间激子状态共存的WSe 2/WS 2莫尔超晶格和明确地确定他们的自旋，谷，莫尔QAM通过新的共振光泵浦探测光谱和光致发光激发光谱。我们证明了由于空间变化的莫尔QAM，位于不同莫尔位置的层间激子可以表现出相反的光学选择规则。我们的观察揭示了新的机会，工程师层间激子状态和谷物理与莫尔超晶格的光电和谷电子应用。
2019-02-15 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent refraction at the interface of lateral heterostructures of 2$H$-type transition-metal dichalcogenide monolayers
本文研究了空穴掺杂金属和半导体二硫属化合物单层横向异质结中电子波的折射效应。采用第一性原理计算和晶格格林函数相结合的方法，对2 $H$型MoSe $_2$ -NbS $_2$和WSe $_2$ -NbS $_2$结中的这种效应进行了理论研究.我们表明，电子波改变了在界面上的运动方向，并根据自旋沿两个不同的方向准直的速度。我们发现透射几率随电荷密度的增加而增加，折射电子束的方向相对于垂直于界面的轴接近于$\pm30^\circ$。金属过渡金属二硫属化物由于具有强的三角弯曲效应、大的费米面和塞曼型自旋轨道耦合，对折射效应是必不可少的。折射效应使得能够通过使用过渡金属二硫属化物单层的简单制造来产生自旋极化的电子电流。
2019-09-30 cond-mat.mes-hall
Angle-dependence of interlayer coupling in twisted transition metal dichalcogenide heterobilayers
通过第一性原理计算，我们发现在扭曲的MoS 2/MoTe 2异质双分子膜中，层间结合随扭曲角的增加而减少，这是由于层间重叠度的增加，这是一个很好地描述层间空间效应的几何量.结合能是扭转角的类高斯函数。与层间滑动障碍物类似的旋转阻力也可以相应地定义。与MoS 2均双层的情况形成鲜明对比，这里的能带隙随着扭转角的增加而减小。我们发现MoTe 2到MoS 2之间存在显著的层间电荷转移，这种电荷转移使带隙增大，但随着层间扭曲和重叠程度的增大，这种电荷转移减弱。我们的发现为范德华异质结构的双电子学研究和能带结构工程提供了坚实的基础。
2020-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intervalley Scattering of Interlayer Excitons in a MoS$_2$/MoSe$_2$/MoS$_2$ Heterostructure in High Magnetic Field
固体中载流子的能量色散的简并极值（也称为谷）可以被视为二元量子自由度，其可以潜在地用于在基于过渡金属二硫属化物的范德华异质结构中实现谷电子概念。利用磁光致发光光谱，我们对MoS $_2$ /MoSe $_2$/MoS $_2$异质结中层间激子的谷极化和去极化机制有了更深入的了解.我们考虑交换相互作用和声子介导的谷间散射在塞曼分裂能级组成的系统之间的相互作用，作为磁场的函数的非平凡行为的谷极化。我们的研究结果代表了一个关键的一步，了解层间激子的性质，与原子薄valleytronic器件的实施具有强烈的影响。
2018-05-25 cond-mat.mes-hall
Rigid-layer Raman-active modes in $N$-layer Transition Metal Dichalcogenides: interlayer force constants and hyperspectral Raman imaging
本文报道了$N$ -层过渡金属二硫属化物刚性层喇曼激活模的比较研究。考虑了三角棱柱（2 Hc，如MoSe $_2$、MoTe $_2$、WS $_2$、WSe $_2$）和畸变八面体（1 T '，如ReS $_2$和ReSe $_2$）相。拉曼激活的面内层间剪切模和面外层间呼吸模表现为波数在0-40 cm $^{-1}$范围内的明确特征。这些刚性层模式很好地描述了一个基本的线性链模型，从该层间力常数很容易提取。值得注意的是，这些力常数都被发现是相同的数量级。最后，我们表明，突出的层间剪切和呼吸模式的功能，允许高精度的高光谱拉曼成像的$N-$层域内一个给定的过渡金属dichalcogenide薄片。
2017-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Momentum Conserved Ultrafast Charge Transfer Dynamics of Interlayer Excitons in vdW Heterostructures
由范德华（vdW）堆叠的过渡金属二硫属化物（TMDC）单层构成的异质结构是一类具有独特性质的迷人的二维（2D）材料。层间激子的存在，其中电子和空穴由于超快电荷转移而在两层中保持空间分离，是这些异质结构的一个有趣的特征。不可避免地，2D异质结构器件的效率关键取决于电荷转移动力学。然而，该电荷转移动力学的组成层的相对旋转角度的作用是迄今为止未知的。在这里，我们调查的MoS $_2$ /WSe $_2$ VDW异质结（HMW）使用单色低损耗电子能量损失（EEL）光谱结合像差校正扫描透射电子显微镜（STEM），并报告说，动量守恒是一个关键因素的电荷转移动力学的TMDC VDW异质结。具有不同旋转角度的异质结构的低损耗EEL谱显示，在对准（或反对准）的情况下，电荷转移速率可以比未对准的情况快大约一个数量级。这些结果提供了一个更深入的了解动量守恒的基本原理在二维vdW异质结电荷转移动力学的作用。
2019-02-01 cond-mat.mes-hall
Near-Infrared and Visible-range Optoelectronics in 2D Hybrid Perovskite/Transition Metal Dichalcogenide Heterostructures
二维钙钛矿结构由于其固有的宽禁带、大的激子结合能和较低的高波长光吸收，限制了其在近红外和可见光光电子学中的应用。在这里，我们表明，通过与低维材料，如单层过渡金属二硫属化物（TMD）共轭定制界面带排列，2D钙钛矿的功能可以扩展到不同的，可见范围的物理应用。基于对二维钙钛矿/TMD异质结构中各个组分的选择，我们的第一性原理计算证明了广泛可调的II型带隙、载流子有效质量和带偏移，从而能够有效分离光生激子，以增强光电探测和光伏应用。此外，我们还展示了实现基于复合的光发射器的I型能带对准以及隧道器件的III型配置的可能性。此外，我们评估应变对异质结构的电子性质的影响，以显示出显着的应变耐受性，使它们成为柔性光传感器的潜在候选者。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall
Observation of interlayer phonon modes in van der Waals heterostructures
利用超低频拉曼光谱研究了单层过渡金属二硫属化合物（TMDs），特别是MoS 2/WSe 2和MoSe 2/MoS 2异质双层膜以及扭曲MoS 2双层膜的范德华异质结构的振动特性.我们发现了这些结构中两个无公度TMD单分子膜之间的层呼吸模式（LBM）振动产生的拉曼特征（在30 ~ 40 cm-1）。LBM拉曼强度与层间电荷转移引起的光致发光的抑制强烈相关。LBM仅在具有直接层-层接触和原子级清洁界面的双层区域中产生。它的频率也随两层之间的相对取向而系统地演变。我们的研究表明，LBM可以作为一个敏感的探针的界面环境和层间相互作用的范德瓦尔斯材料。
2014-10-15 cond-mat.mes-hall
Ghost anti-crossings caused by interlayer umklapp hybridization of bands in 2D heterostructures
在二维异质结构中，具有不同晶格参数的晶体原子层可以直接彼此堆叠。由此产生的具有不同周期性的原子晶格的紧密接近可以导致新的现象。对于umklapp过程，这打开了层间umklapp散射的可能性，其中相互作用是由动量转移到相邻层的晶格或从相邻层的晶格转移来介导的。使用角分辨光电子能谱研究InSe异质结构上的石墨烯，我们提出了证据，即层间umklapp过程可以引起来自布里渊区的区域中的相邻层的带之间的杂交，其中预期仅来自一层的带，尽管没有证据表明莫尔条纹诱导的复制带。这种现象本身表现为在InSe电子色散中的“鬼”反交叉。应用于一系列合适的2DM对，这种层间umklapp杂化现象可用于产生它们的电子态的强混合，为扭转控制的能带结构工程提供了新的工具。
2021-01-08 cond-mat.mes-hall
Room temperature nanocavity laser with interlayer excitons in 2D heterostructures
原子级薄的层状二维（2D）材料为基础研究和器件应用提供了丰富的库。其中一个特别的优点是，可以通过堆叠不同的2D材料来实现带隙工程和受控的材料响应。最近几种类型的激子激光器已被报道基于过渡金属二硫属化物（TMDC）单分子膜，然而，发射仍然是本征的能带隙的单分子膜和激光器利用的灵活性的范德华异质结尚未被证明。本文首次报道了MoS_2/WSe_2异质结室温层间激子激光器。激光作用的开始是由“L-L”曲线中的明显扭结和光谱线宽的明显塌陷相结合来确定的。与MoS 2和WSe 2的层内激子的可见光发射不同，我们的层间激子激光器在红外范围内工作，这与硅光子学中成熟的技术完全兼容。由于层间激子的长寿命，腔品质因数的要求放宽了几个数量级。室温层间激子激光器的演示为在硅光子学平台上开发具有定制光学特性的相干光源开辟了新的前景。
2019-11-28 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect and Weak Antilocalization in Graphene/Transition Metal Dichalcogenide Heterostructures
我们报告的自旋霍尔效应（SHE）和弱反定域化（WAL）在石墨烯/过渡金属二硫属化物（TMDC）异质结构的理论研究，通过有效的实空间量子输运方法计算，并使用从从头计算参数化的现实紧束缚模型。石墨烯/WS 2系统被发现，以最大限度地提高自旋邻近效应相比，石墨烯上的二硫化钼2，WSe 2，或MoSe 2，与无序发挥了至关重要的作用，考虑到消失的SHE信号中存在的强谷间散射。值得注意的是，我们发现，较强的WAL效应是伴随着较弱的电荷-自旋转换效率。对于石墨烯/TMDC异质结构的进一步实验研究，我们的研究结果提供了达到自旋电流形成的上限和充分收获二维材料的自旋电子学应用的潜力的指导方针。
2017-09-06 cond-mat.mes-hall
Cavity-control of bright and dark interlayer excitons in van der Waals heterostructures
单层（ML）过渡金属二硫属化物（TMD）集成在光学微腔主机激子极化激元作为一个标志的强光-物质耦合制度。类似的概念，混合轻物质系统采用空间间接激子与永久的电偶极矩在异质双层（HBL）晶体的承诺实现激子极化激元气体和凝聚体与immersed偶极相互作用。在这里，我们确定了空间间接的动量明亮和动量暗层间激子的垂直MoSe $_2$ -WSe $_2$异质结构的光学签名和实施腔控制的激子流形。我们的实验量化的强度轻物质耦合为零和有限动量激子驻留在莫尔超晶格的TMD HBLs，并表明这两个激子物种容易受到Purcell增强腔修改的光子环境。我们的结果形成的基础上，偶极激子极化激元气体和凝聚体的混合腔-范德华异质结构系统的进一步发展。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall
Emergence of Frohlich polaron from interlayer electron-phonon coupling in van der Waals heterostructure
范德华异质结构，垂直堆叠的层状材料，提供了新的机会，新的量子现象，缺乏在其组成部分。在这里，我们报告的出现极化子准粒子在石墨烯/六方氮化硼（h-BN）异质结构的界面。利用纳米点角分辨光电子能谱，我们观察到h-BN价带最大值的带角复制品，其能量间隔与异质结构的最高声子能量一致|Fr指示由于前向散射电子-声子耦合而形成Ohlich极化子。h-BN带的抛物线拟合产生约2.3的有效质量增强，表明中间耦合强度。我们的理论模拟的基础上Migdal-Eliashberg理论证实了实验结果，允许提取的微观物理参数。此外，由于与h-BN带的杂化，观察到石墨烯$π$带的重正化。我们的工作概括了从过渡金属氧化物到具有更高材料弹性的范德华异质结构的极化子研究，突出了层间耦合作为探索涌现现象的额外自由度。
2017-11-23 cond-mat.mes-hall
Pseudo-spin triplet superconductivity in transition-metal dichalcogenide monolayers and Andreev reflection in the lateral heterostructures of 2$H$-NbSe$_2$
本文研究了过渡金属双硫属化物超导单层膜中电子对的赝自旋，表明赝自旋对超导单层膜和金属单层膜横向异质结的电输运性质有重要影响。形成库珀对的两个电子的伪自旋彼此平行，而不像真实自旋是反平行的。在横向异质结中，形成库珀对的电子输运，Andreev反射，被抑制与费米能级交叉的价带附近的边缘在金属单层。数值研究了半导体和超导过渡金属双硫族化合物、MoSe $_2$单层和NbSe $_2$单层的电荷掺杂横向异质结的电输运性质。通过改变电荷密度，我们发现了正常相和超导相电导差的符号变化，并指出这种符号变化是由赝自旋三重态超导电性引起的。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall
Interlayer Registry Determines the Sliding Potential of Layered Metal Dichalcogenides: The case of 2H-MoS2
我们提供了一个简单而直观的解释层间滑动的能量景观的金属二硫属化合物。基于最近引入的注册指数（RI）的概念，我们定义了一个纯粹的几何参数，它量化了二硫化钼（2 HMoS 2）的层状相的层间可渗透性的程度。滑动能量景观和相应的层间注册表表面的2 H-MoS 2之间的直接关系被发现，从而标志着注册表指数作为一种计算高效的手段，用于研究复杂的纳米级材料界面的摩擦学在无磨损摩擦制度。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
High-Energy Interlayer Exciton Ensembles in MoSe$_2$/WSe$_2$ Heterostructures by Laguerre-Gaussian Excitation
Walter Schottky Institute and Physics Department, TU Munich（慕尼黑工业大学沃尔特·肖特基研究所与物理系）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Institute of Physics, University of Münster（明斯特大学物理研究所）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（国立材料研究所材料纳米架构研究中心）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（国立材料研究所电子与光学材料研究中心）
通过拉盖尔-贝塞尔光束激发，研究揭示了MoSe₂/WSe₂异质结构中高能层间激子集体的形成机制及分布特性。
2026-01-09 cond-mat.mes-hall
Metal-insulator transition in type II heterostructures based on transition metal dichalcogenides
解析地解决了过渡金属二硫属化物Ⅱ型异质结中载流子间库仑相互作用的屏蔽问题。在足够高的载流子密度下，得到层间激子能量的密度依赖性。层间激子的能量在金属-绝缘体转变点趋于零。所提出的计算方案使得有可能找到这种转变的密度的温度依赖性。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale trapping of interlayer excitons in a 2D semiconductor heterostructure
对于基于单个激子和自旋的量子技术，单个激子的确定性放置和控制是一个长期的目标。MoSe 2-WSe 2异质结构具有空间间接层间激子（IX），其表现出高度可调谐的能量和独特的自旋谷物理，使其成为量子信息处理的有希望的候选者。以前的IX捕获方法涉及莫尔超晶格和纳米柱，不符合确定性放置和能量可调谐性的量子技术要求。在这里，我们使用纳米图案石墨烯栅极在靠近MoSe 2-WSe 2异质结构的地方产生急剧变化的电场。IX和电场之间的偶极相互作用产生约20 nm的陷阱。被捕获的IX显示预测的电场依赖的能量，在低激发功率下的饱和，以及增加的寿命，所有强空间限制的特征。所展示的架构是实现单个IX的确定性捕获的关键一步，其在可扩展的量子技术中具有广泛的应用。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall
Charge-separated electron-hole liquid in transition metal dichalcogenide heterostructures
被认为是基于过渡金属二硫属化物的单层（双层）的II型异质结构中的电子空穴液体的形成的可能性。它表明，额外的山谷中的导带，这是存在于双层，需要其观察。用变分法求出了层间激子的结合能。给出了电子-空穴液体复合线形状的解析公式。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for Fast Interlayer Energy Transfer in MoSe2/WS2 Heterostructures
二维半导体中的强束缚激子是具有完美面内取向的偶极子。在半导体2D晶体的垂直堆叠中，由于强的层间库仑相互作用，预期这种面内激子偶极子有效地耦合穿过范德华能隙并交换它们的能量。然而，先前对第6族过渡金属二硫属化合物（TMD）异质双分子层的研究发现，激子衰减动力学是由层间电荷转移（CT）过程所主导的。在这里，我们报告的实验观察到的快速层间能量转移（ET）在MoSe 2/WS 2异质结构的光致发光激发（PLE）光谱。的温度依赖性的传输速率表明，ET是Förster型涉及激子在WS 2层共振激发高阶激子在MoSe 2层。估计ET时间的顺序为1 ps是最快的相比，其他纳米结构的混合系统，如碳纳米管束。这些系统中的高效ET通过智能层工程为光放大和能量收集提供了前景。
2016-06-28 cond-mat.mes-hall
Spin transport in graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures
自发现以来，石墨烯一直是自旋电子学的一种有前途的材料：其低自旋轨道耦合，可忽略的超精细相互作用和高电子迁移率是长距离传输自旋信息的明显优势。然而，这种出色的输运特性也限制了主动自旋电子学的工程能力，其中强自旋轨道耦合对于创建和操纵自旋电流至关重要。为此，过渡金属二硫属化物，其具有较大的自旋轨道耦合和良好的界面匹配，似乎是高度互补的材料，用于增强石墨烯的自旋相关的功能，同时保持其优越的电荷传输性能。在这篇综述中，我们提出的理论框架和实验进行检测和表征的自旋轨道耦合和自旋电流在石墨烯/过渡金属二硫族化物异质结构。具体来说，我们将集中在最近的测量汉勒进动，弱反局域化和自旋霍尔效应，并提供一个全面的理论描述这些现象之间的相互联系。
2018-04-26 cond-mat.mes-hall
Interlayer Charge Transfer and Defect Creation in Type I van der Waals Heterostructures
范德华异质结构提供了访问各种各样的新现象，出现由于组合的属性所带来的组成分层材料。我们在这里表明，由于增强的相互作用截面与电子在I型范德华异质结构，单层二硫化钼和薄氮化硼薄膜，电子和空穴在氮化硼中创建可以被转移到二硫族化物，在那里他们形成电子-空穴对产生发光。这种阴极发光可以映射的空间分辨率远远超过可以实现在一个典型的光致发光实验，是非常有价值的了解在纳米尺度上的光电性能。我们发现，在异质结构制备的主流干转移技术，阴极射线发光是局部熄灭，我们表明，这种消光与缺陷的形成，在拉曼光谱和光致发光检测。我们建立，以避免缺陷的形成诱导的低能电子束，并确保有效的电子和空穴在层之间的界面处的转移，平坦和均匀的层间界面是必要的，这是自由的捕获的物种，空气传播的或污染物与样品制备。我们表明，异质结构制造使用拾取技术导致优越的，密切的层间接触与显着更均匀的阴极射线发光。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall
Strain-programmable exciton diffusion in moiré heterostructures
Seoul National University（首尔大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
通过调控WSe2-MoSe2异质结中的层间应变，打破C3旋转对称性改变莫尔超晶格几何，实现沿拉伸方向的偏振激子发射和优先扩散，为设计莫尔超晶格和编程激子输运提供新方法。
2026-06-09 cond-mat.mes-hall
Charge transfer dynamics in MoSe$_{2}$/hBN/WSe$_{2}$ heterostructures
超快电荷转移过程提供了一种在直接接触的过渡金属二硫属化物（TMD）层中产生层间激子的简便方法。由TMD/hBN/TMD组成的更复杂的异质结构使得能够以新的方式控制层间激子性质并实现新颖的激子现象，例如激子绝缘体和凝聚体，其中期望更长的寿命。在这项工作中，我们的实验研究的电荷转移动力学的异质结构之间的MoSe $_{2}$和WSe $_{2}$单层的1 nm厚的hBN间隔组成。我们观察到的空穴传输从MoSe $_{2}$到WSe $_{2}$通过hBN势垒的时间常数为500 ps，这是超过3个数量级慢于TMD层之间没有间隔。此外，我们观察到强烈的竞争层间电荷转移和层内激子-激子湮灭过程在高激发密度。我们的工作为理解TMD/hBN/TMD异质结构中有效产生和控制层间激子的电荷转移途径提供了可能性。
2022-12-21 cond-mat.mes-hall
Magnetoexcitons in transition-metal dichalcogenides monolayers, bilayers, and van der Waals heterostructures
我们研究了在垂直于过渡金属双硫属化合物（TMDC）单层和异质结构的外加磁场中里德堡态的直接和间接磁激子。通过对薛定谔方程进行数值积分，计算了里德堡态1 $s$、2 $s$、3 $s$和4 $s$的磁激子结合能，对直接磁激子采用Rytova-Keldysh势，对间接磁激子采用Rytova-Keldysh势和磁势.后者允许理解筛选在TMDC异质结构中的作用。我们报告了磁场能量对直接和间接磁激子的结合能和抗磁系数的贡献。证明了磁场对直接和间接磁激子能量贡献的可调谐性。结果表明，间接磁激子的结合能和DMC可以通过hBN层的数量来操纵。因此，我们的研究提出了使用磁场来控制TMDC单层、双层和异质结构中的直接和间接磁致伸缩的结合能的可能性，并且通过改变TMDC层之间的hBN片的数量来为异质结构定制结合能和DMC打开了额外的自由度。TMDC异质结中间接磁激子的结合能和DMC的计算是新颖的，当它们可用时，可以与实验结果进行比较。
2021-07-18 cond-mat.mes-hall
Exciton condensate in bilayer transition metal dichalcogenides: strong coupling regime
在三个不同的理论水平上分析了单层过渡金属二硫族化物的电子空穴双层系统中的激子凝聚，以解释屏蔽和准粒子重整化。过渡金属二硫属化物的大有效质量使它们处于强耦合状态。在这个制度中，平均场（MF）理论与未屏蔽或屏蔽层间相互作用预测室温冷凝。层间和层内相互作用重整化的准粒子的色散，这种效果是包括在GW近似。重整化反转了从未屏蔽或屏蔽MF理论预测的趋势。在强耦合制度，层内相互作用的序参量和有效质量和载流子密度的功能依赖的大小有很大的影响。
2017-07-21 cond-mat.mes-hall
Interlayer Exciton Valleytronics in Bilayer Heterostructures Interfaced with a Metasurface
最近的建议，使用各向异性的真空过渡金属二硫属化物（TMDC）单层产生谷相干性扩大了潜在的谷自由度的应用在valleytronics。在这项工作中，我们开辟了一个全新的制度，无法与单层TMDC，在相称TMDC双层异质结构的层间激子自发产生的谷相干。利用层间激子在平面内各向异性的电磁真空结合特殊的平面外极化，我们表明，一个更大的区域的布洛赫球可以访问这些异质结构。我们示出了这些激子的可访问的相位给出这个面内各向异性电磁真空。我们对层间激子自发相干性的分析可能为在莫尔异质结构中设计相互作用的量子发射体阵列铺平道路。
2019-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Directional Interlayer Spin-Valley Transfer in Two-Dimensional Heterostructures
由两种不同的单层半导体形成的范德华异质结构已经成为新的光电和自旋/谷电子应用的一个有前途的平台。除了其原子薄的性质之外，二维半导体异质结构由于其组成单层的独特耦合自旋谷物理而不同于其三维对应物。在这里，我们报告的直接观察，光学产生的自旋谷极化在一个单层可以转移层之间的二维MoSe 2-WSe 2异质结构。使用非简并光学圆二色性光谱，我们表明，两个单层之间的电荷转移保存自旋谷极化，只有弱依赖于层之间的扭转角。我们的工作指向一个新的自旋谷泵浦方案在纳米级器件，提供了一个基本的理解，自旋谷传输通过二维界面，并显示了潜在的使用二维半导体作为自旋谷发电机在二维自旋/valleytronic设备存储和处理信息。
2016-12-14 cond-mat.mes-hall
Moiré-Bose-Hubbard model for interlayer excitons in twisted transition metal dichalcogenide heterostructures
在半导体过渡金属二硫属化物的双层中，层之间的扭转角可以用于在与单位晶胞相比大的长度尺度上引入高度规则的周期性电势调制。在这样的结构中，可以出现相关态，其中异质结构中的激子由于激子-激子相互作用而强烈地局域化到电势最小值。我们探讨莫特和扩展激子相位之间的过渡的摩尔-玻色-哈伯德哈密顿量。跳跃和现场相互作用参数从层间激子波函数的Wannier表示获得，和非本地Rytova-Keldysh模型用于属性的二维材料中的激子的介电屏蔽。对于足够小的激子浓度和基板屏蔽我们的模型预测莫特绝缘状态的出现，建立扭曲的TMD异质结构作为可能的量子模拟玻色子多体系统。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking in incommensurate graphene/hexagonal-boron-nitride heterostructures based on ab initio study of interlayer interaction
用密度泛函理论计算了石墨烯/氮化硼异质结构中的层间相互作用，并对范德华相互作用进行了修正.它表明，使用的实验层间距离允许描述的势能面的水平更准确，但昂贵的计算方法。另一方面，它也表明，层间相互作用能的依赖关系的层的相对面内位置可以拟合与高精度由系统对称性确定的一个简单的表达式。在这种近似中仅使用两个独立的参数表明，平坦石墨烯/氮化硼系统的各种物理性质是相互关联的，并且可以通过这两个参数来表示。在这里，我们估计了一些可以通过实验获得的相应的物理性质，包括对来自层间相互作用的石墨烯/氮化硼双层的高度无公度基态的莫尔超结构的周期的校正，在拉伸石墨烯上的氮化硼的轻微无公度系统中的堆叠位错的宽度以及公度石墨烯/氮化硼系统的剪切模式频率，例如层上的薄片。我们建议，可以观察到在氮化硼拉伸石墨烯和相应的临界应变的实验测量的无公度相变，也可以用来深入了解石墨烯/氮化硼的相互作用。
2017-08-29 cond-mat.mes-hall
