Performance Limits of Monolayer Transition Metal Dichalcogenide Transistors
用弹道MOSFET模型研究了单层过渡金属二硫族化物晶体管的性能极限。用从头算方法计算了过渡金属二硫属化物（MX 2）的二维能带结构。我们发现单层MX2的晶格结构保持与体MX2相同。在弹道范围内，如果使用薄的高κ栅极绝缘体，则单层MX2晶体管的性能比硅晶体管更好。这使得单层MX2有希望成为未来纳米电子器件应用的2D材料。
2011-06-22 cond-mat.mes-hall
Exciton-exciton interaction in transition-metal dichalcogenide monolayers
从理论上研究了过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜中激子间的库仑相互作用。我们计算了激子基态和激发态的直接相互作用和交换相互作用。库仑相互作用的屏蔽，具体到单层结构，导致独特的行为的激子-激子散射的激发态，其特征在于作为转移的动量的函数的相互作用的非单调依赖性。我们发现非平凡屏蔽使得TMD激子相互作用强度可以用包含激子束缚参数的近似公式来描述。研究了屏蔽和介电环境对激子-激子相互作用的影响，发现激子的基态和激发态表现出不同的性质。此外，我们考虑激子-电子相互作用，这对于激发态是由占主导地位的吸引力的贡献的交换组件，这与激发数增加。研究结果定量描述了过渡金属二硫族化合物中激子-激子和激子-电子的散射，对基于TMD单层膜的非线性光学器件的设计具有重要意义.
2017-08-21 cond-mat.mes-hall
Effect of exciton-phonon coupling on the interlayer excitons in transition metal dichalcogenides double layers
利用Lee-Low-Pines么正变换方法，研究了过渡金属二硫属化合物双层中激子-光学声子耦合引起的层间激子结合能的修正。我们发现，结合能的变化在几十毫电子伏，取决于材料的极化率和双层之间的层间距离。结合能的修正使基于Berezinskiii-Kosterlitz-Schwarzless模型的稀激子气体凝聚的临界温度显著提高。这些结果不仅丰富了对层间激子调制的认识，而且对二维异质结中的玻色-爱因斯坦凝聚和层间激子的超流输运也有潜在的意义.
2018-05-22 cond-mat.mes-hall
Exciton fine structure and spin decoherence in monolayers of transition metal dichalcogenides
本文研究了过渡金属二硫族化合物MoS $_2$的中性激子能谱精细结构及其自旋退相。考虑了机械激子与其宏观纵向电场的相互作用。用电动力学方法和$\mathbf k \cdot \mathbf p$微扰理论计算了纵向激子和横向激子之间的分裂。这种长程激子交换相互作用可以引起谷极化衰减。估计激子自旋退相时间在皮秒范围内，与现有的实验数据一致。
2014-03-01 cond-mat.mes-hall
Excitonic Collapse in Semiconducting Transition Metal Dichalcogenides
半导体过渡金属二硫属化物（STMDC）是二维（2D）晶体，其特征在于电子伏特尺寸的带隙、自旋轨道耦合（SOC）以及其价带和导带的d轨道特性。我们发现，这些材料进行独特的激子准粒子（电子空穴束缚态）的间隙内的能量，但可以“”在强耦合制度合并到能带结构连续。激子崩塌似乎是这些2D晶体中的一般效应。
2013-11-12 cond-mat.mes-hall
Negative excitonic diffusion in transition metal dichalcogenides
虽然过渡金属二硫属化物（TMD）中的激子弛豫已被深入研究，但空间激子传播仅受到很少的关注-尽管它是光电子学的关键过程并且已经显示出有趣的非常规行为（例如空间晕）。在这里，我们研究的时空动力学在TMD和跟踪的方式光激发激子在时间，动量和空间。特别是，我们调查的温度依赖的激子扩散，包括显着的激子景观所构成的亮态和暗态。基于一个完全量子力学的方法，我们在低温下，一个意想不到的负瞬态扩散。这种现象可以追溯到在TMD暗激子状态的存在，是空间激子扩散和谷间激子-声子散射之间的相互作用的结果。
2019-08-21 cond-mat.mes-hall
Chiral topological excitons in the monolayer transition metal dichalcogenides
本文从理论上研究了单层过渡金属双硫族化合物中出现的手征拓扑激子，其中谷激子的体能隙被位置相关的外磁场打开。我们发现了两个新出现的手性拓扑非平凡激子态，它们与体拓扑性质密切相关，即，陈数=2。数值计算揭示了手征拓扑激子谱随磁场畴壁宽度和磁场强度的变化规律。手性拓扑谷激子不仅对激子输运具有重要的作用，因为它可以阻止背散射，而且在光电子应用中可以实现量子相干控制。
2017-03-30 cond-mat.mes-hall
Model Prediction of Self-Rotating Excitons in Two-Dimensional Transition-Metal Dichalcogenides
使用准经典概念的Berry曲率，我们证明了狄拉克激子-一对狄拉克准粒子库仑相互作用的约束-不可避免地具有一个固有的角动量，使激子有效地自旋转。该模型适用于二维过渡金属二硫族化物中的激子，其中的载流子是已知的描述由Dirac-like哈密顿。我们发现，拓扑自旋转强烈修改激子光谱，因此，解决了被高估的二维极化率的难题，以适应早期的光谱测量。
2018-05-02 cond-mat.mes-hall
Brightening of dark excitons in monolayers of semiconducting transition metal dichalcogenides
我们提出了低温磁光致发光实验，证明了明亮的暗激子的面内磁场$B$施加到不同的半导体过渡金属dichalcogenides的单层。对于WSe $_2$和WS $_2$单分子膜，在亮激子峰以下$\sim$ 50 meV处观察到暗激子发射，并且显示出特征性的双峰结构，其强度随着$B^2$而增长，而对于MoSe $_2$单分子膜没有出现磁场诱导的发射峰。我们的实验还表明，$_2$单层膜具有暗激子基态，其暗-亮激子分裂能量为$\sim$ 100 meV。
2016-12-08 cond-mat.mes-hall
Valley entanglement of excitons in monolayers of transition-metal dichalcogenides
我们发现，激子和自由载流子在K和K'谷的过渡金属二硫属化物单分子膜可以纠缠相对于其谷自由度通过吸收线性偏振单光子。这种效应不需要K和K'激子之间的任何相互作用，这与通过量子系统之间的耦合介导的传统纠缠机制（例如，非线性光学相互作用中的光子纠缠）。激子和自由载流子的谷纠缠可以通过测量它们的光致发光的偏振或在所施加的面内DC偏压下的光电流的波动来验证。
2015-03-21 cond-mat.mes-hall
Excitonic instability in transition metal dichalcogenides
当过渡金属二硫属化物单分子膜缺乏反转对称性时，其低能单粒子能谱可用倾斜的质量狄拉克哈密顿量来描述。所谓的Janus材料就属于这一类。反转对称性也可以通过施加面外电场或仅仅通过衬底的存在而被破坏。在这里，我们探讨的TMDC单分子膜中的激子缺乏反转对称性的属性。我们发现，激子结合能可以大于电子带隙，使这样的材料有希望的候选人主机难以捉摸的激子绝缘体相。我们还研究了激子对它们的光学电导率的贡献，并讨论了相关的光学选择规则。
2022-06-07 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Exciton Linewidth in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
单层过渡金属二硫属化物的特征在于库仑束缚的电子-空穴对（激子），其具有异常大的结合能以及耦合的自旋和谷自由度。这些独特的属性已被用于原子薄光电子学和谷电子学的激子的电学和光学控制。这些技术的发展依赖于对激子基本性质的理解和量化。一个关键参数是本征激子均匀线宽，它反映了系统（激子）和浴（真空和其他准粒子）相互作用产生的不可逆量子耗散。使用光学相干二维光谱，我们提供了第一个实验测定的激子均匀线宽在单层过渡金属dichalcogenides，特别是钨二硒化物（WSe 2）。激子-激子相互作用和激子-声子相互作用在量子退相干中的作用是通过对激子密度和温度依赖的线宽测量来揭示的。剩余的均匀线宽外推到零密度和温度是~1.5毫电子伏，放置在激子辐射寿命的下限约为0.2 ps。在这项工作中提出的激子量子退相干机制，预计将普遍存在于原子薄的半导体。
2014-10-12 cond-mat.mes-hall
Photogalvanic effect in monolayers of transition metal dichalcogenides
Ioffe Institute（约费研究所）
本文理论研究了过渡金属二硫属化物单层中由线偏振光直接跃迁产生的光电流，发展了考虑库仑吸引的弹道与位移贡献微观理论，发现库仑关联使弹道贡献占主导。
2026-09-21 cond-mat.mes-hall
Exciton complexes in low dimensional transition metal dichalcogenides
本文利用分数维空间方法研究了低维过渡金属二硫属化合物（LTMDCs）层状结构的激子性质。分析了不同层数的LTMDCs中激子、三电子和双激子的结合能，并将其与维数参数$α$联系起来，从而提供了对材料系统的临界电光特性（相对振子强度、吸收光谱、激子-激子相互作用）的深入了解。$α$的有用性突出了它的物理机制的独立性的几何结构的约束效应。我们的估计的激子复合物的单层配置的过渡金属dichalcogenides的结合能建议一个非共线结构的trion和一个正电子素分子样的正方形结构的双激子。
2014-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correction of exciton binding energy in monolayer transition metal dichalcogenides
利用线性算符结合Lee-Low-Pines变分法，在Fr $\ddot{o}$ hlich相互作用模型下，研究了单层过渡金属二硫属化物（TMD）中激子-光学声子耦合对激子结合能的修正.我们不仅考虑了激子与本征纵光学（LO）声子模的耦合，而且考虑了由TMD下面的极性衬底诱导的表面光学声子模。我们发现激子结合能在很大程度上由于激子-光学声子耦合而得到修正。讨论了激子结合能与光学声子模截止波矢、材料极化参数以及极性衬底与TMD层间距离的关系。这些结果为TMD中激子结合能的实验与理论偏差提供了可能的解释。
2017-01-03 cond-mat.mes-hall
Phonon-mediated exciton capture in Mo-based transition metal dichalcogenides
定域激子在过渡金属二硫属化合物单分子膜的光学响应中起着至关重要的作用，并且可以作为单光子源用于量子信息技术。虽然这种局域激子的光学性质被广泛研究，离域激子到局域势的超快捕获过程在很大程度上是未探索的。我们通过声学和光学声子进行激子捕获的量子动力学计算，表明有效的捕获发生在超快的时间尺度上。在低温极限下极化子的形成导致更高能量的激子，然后可以有效地捕获激子。我们表明，声学和光学声子的相互作用导致一个有效的扩大能量选择规则。我们的研究提供了一个深刻的理解载流子捕获从二维材料到零维势。
2020-09-10 cond-mat.mes-hall
Tunable thermoelectricity in monolayers of MoS$_{2}$ and other group-VI dichalcogenides
本文研究了MoS $_{2}$和其他VI族二硫属化合物单分子膜在圆偏振非共振光下的热电性质。解析表达式推导的Berry相位介导的磁矩，轨道磁化，以及热和能斯特电导率。通过{ \it非共振}光调谐带隙增强了价带和导带中的自旋分裂，因此导致自旋和谷热电性质的显著改善。
2015-04-18 cond-mat.mes-hall
Ab-initio studies of exciton $g$ factors: Monolayer transition metal dichalcogenides in magnetic fields
在过去的几十年里，磁场对半导体中的光吸收的影响已经被实验测量和理论建模用于各种系统。我们提出了一种新的第一性原理方法来系统地确定激子对磁场的响应，即激子$g$因子。通过利用$GW$ -Bethe-Salpeter方程方法，我们表明，$g$因子提取的电子带塞曼位移强烈重整化的多体效应，我们追溯到激子在倒易空间的程度。我们将我们的方法应用于过渡金属二硫属化物（MoS $_2$、MoSe $_2$、MoTe $_2$、WS $_2$和WSe $_2$）的单层，其中$g$因子被减弱约30%，所述单层具有强束缚激子。
2020-06-02 cond-mat.mes-hall
Anisotropic exciton transport in transition-metal dichalcogenides
由于库仑相互作用，过渡金属双硫族化物单分子层中激子本征态是两个谷的相干叠加。耦合到光的横向电模式的激子带具有对于质心动量的抛物线色散，而耦合到横向磁模式的激子带具有抛物线和线性分量。在这项工作中，我们提出了一个实验建议，观察的分散体的线性分量的签名。特别是，它表明，通过泵浦系统与线性偏振光的激子输运是各向异性相比，圆偏振泵浦。我们表明，结果持续存在于现实系统中的中等程度的混乱。最后，我们证明了类似的效果，可以得到正失谐激子极化激元，在不太严格的实验要求相比裸激子的情况下。
2018-03-02 cond-mat.mes-hall
Exciton physics and device application of two-dimensional transition metal dichalcogenide semiconductors
二维VI族过渡金属二硫属化物半导体，如MoS 2、WSe 2等，在红外和可见光谱范围内表现出强的光-物质耦合，并具有直接带隙，使它们成为光学和光电子学中各种应用的潜在候选者。在这里，我们回顾了它们的光学和光电性能，重点是激子物理和器件。由于激子在这些材料中紧密结合，即使在室温下也主导着光学响应，因此本文的第一部分深入研究了它们的性质。我们讨论了非常多才多艺的激子景观，包括明亮，黑暗，本地化和层间激子。在第二部分中，我们概述了光电子器件应用的进展，如电驱动光发射器，光伏太阳能电池，光电探测器和光谷电子器件，再次铭记激子效应的突出作用。最后，我们简要讨论了仍然需要解决的挑战，以充分利用过渡金属二硫属化物半导体在可能的激子为基础的应用的潜力。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall
Intrinsic exciton states mixing and non-linear optical properties in transition metal dichalcogenide monolayers
过渡金属二硫属化物单分子膜的光学性质由Wannier-Mott激子控制，形成一系列的$1s$，$2s$，$2p$，.类氢态发展了激子激发态能谱精细结构理论。我们预测，$p$ -和$s$ -壳激子混合由于特定的$D_{3h}$点对称的过渡金属二硫属化物单层。因此，$s$ -和$p$ -壳层激子在单光子和双光子过程中都有活性，提供了有效的二次谐波产生机制。计算了相应的非线性极化率的贡献。
2017-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-exciton annihilation in MoSe2 monolayers
利用飞秒瞬态吸收显微镜研究了MoSe 2单层和体样品中激子的动力学行为。激子由750 nm和100 fs的激光脉冲共振注入，并由在790 - 820 nm范围内调谐的探测脉冲检测。我们观察到一个强烈的密度依赖性的激子布居的初始衰减的单层，这可以很好地描述了激子-激子湮灭。在可比条件下，未在原液中观察到此类特征。我们还观察到激子相空间填充引起的饱和吸收，这表明它们作为可饱和吸收体的潜在应用。
2013-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dark and bright exciton formation, thermalization, and photoluminescence in monolayer transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）中的库仑相互作用非常强，导致了包括紧密束缚激子形成在内的非常丰富的多粒子物理。除了光学上可接近的亮激子态，这些材料还表现出各种暗激子。由于它们甚至可以位于亮态之下，因此它们对激子动力学、寿命和光致发光具有强烈的影响。虽然最近，暗激子态的存在已被实验证明，但这些态的起源，它们的形成和动力学尚未被揭示。在这里，我们提出了一个微观研究揭示时间和能量分辨的形成和热化的明亮和黑暗的谷内和谷间激子，以及它们对不同的TMD材料的光致发光的影响。我们表明，谷间暗激子，迄今为止广泛忽视在目前的文献中，发挥了至关重要的作用，在钨基TMD引起增强的光致发光和激子寿命在升高的温度下减少。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall
Optical generation and detection of pure valley current in monolayer transition metal dichalcogenides
我们提出了一个利用线偏振光的单光子吸收在单层过渡金属二硫属化物中产生纯谷电流的实用方案。我们表明，纯谷电流可以检测到的光致发光测量或超快泵浦探测技术。我们的方法，连同先前演示的谷偏振的产生，开辟了令人兴奋的可能性，超快的光只操纵谷指数。并讨论了实验中倾斜场对谷电流的影响。
2015-01-19 cond-mat.mes-hall
Valley Dynamics of Excitons in Monolayer Dichalcogenides
单层过渡金属二硫属化物（TMDC）最近出现作为可能的候选人谷电子应用，作为自旋和谷赝自旋直接耦合和稳定的一个大的自旋分裂。在这些半导体材料中，光学激发的电子-空穴对形成具有大结合能的紧密库仑束缚激子。激子跃迁的选择规则允许使用共振激发直接光学产生谷偏振激子群体。在这里，我们调查激子谷动力学在三个不同的TMDC单分子膜的时间分辨克尔旋转在低温下。我们观察到明显的差异，在谷动力学的钨和钕基TMDC，这是直接相关的导带自旋分裂在这些材料中的相反顺序。
2017-06-07 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
Room Temperature Terahertz Electroabsorption Modulation by Excitons in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
非共振激光脉冲与单层过渡金属二硫族化物中激子的相互作用作为激子性质的谷选择性相干控制的一种途径正引起越来越多的关注。在这里，我们通过揭示单层MoS $_2$的激子共振上的强太赫兹场的影响来扩展已知的非共振现象的分类。我们观察到，太赫兹泵浦脉冲引起的激子的相干寿命的选择性修改，而保持其振子强度和峰值能量不变。我们合理化这些结果在理论上调用迄今未观察到的表现的Franz-Keldysh效应的激子共振。由于光吸收的调制深度在室温下达到0.05 dB/nm的值，我们的研究结果开辟了使用半导体过渡金属二硫属化物作为高速电吸收器件的紧凑和高效平台的道路。
2020-06-08 cond-mat.mes-hall
Excitonic Magneto-Optical Kerr Effect in 2D Transition Metal Dichalcogenides Induced by Spin Proximity
本文发展了零磁场下二维过渡金属二硫族化物克尔转角的激子理论。有限克尔角是由铁磁体的存在引起的自旋轨道分裂和邻近交换耦合之间的相互作用引起的。我们比较了激子效应与单粒子理论方法。我们表明，激子的2D材料的性质导致的光学响应函数的频率依赖性的显着变化。我们还发现，激子校正增强的光学响应的两个因素的情况下，二硫化钼在接近钴薄膜。
2020-01-01 cond-mat.mes-hall
Interlayer exciton dynamics in a dichalcogenide monolayer heterostructure
在由不同的过渡金属二硫属化物单层组成的异质结构中，可以发生交错的能带对准，导致光学产生的电子-空穴对快速电荷分离成相对的单层。这些空间上分离的电子-空穴对是库仑耦合的并且形成层间激子。在这里，我们研究了这些层间激子的异质结构组成的MoSe $_2$和WSe $_2$单层使用光致发光光谱。我们观察到一个非平凡的层间激子的线宽和峰值能量的温度依赖性，包括一个异常强大的初始红移的过渡与温度，以及显着的蓝移的发射能量随着激发功率的增加。通过结合这些观察与时间分辨的光致发光测量，我们能够解释所观察到的行为作为层间激子扩散和偶极，排斥激子-激子相互作用的组合。
2017-03-01 cond-mat.mes-hall
Trion and Biexciton in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
在非相对论势模型的框架下，利用超球谐方法研究了过渡金属二硫属化物单分子膜中的三电子和双激子。通过将三子和双激子的波函数按反对称HH展开，求解了具有Keldysh势的三体和四体薛定谔方程。基态能量的计算结果与Keldysh势的类似计算结果吻合良好，并且与三电子和双激子结合能的实验测量值吻合合理。
2017-01-06 cond-mat.mes-hall
Efficient light upconversion via resonant exciton-exciton annihilation of dark excitons in few-layer transition metal dichalcogenides
本文通过理论-实验联合研究，揭示了少层过渡金属二硫属化物中由动量相反暗激子对的共振激子-激子湮灭驱动的高效光上转换机制，并在MoS2、MoSe2、WS2和WSe2中实现了从绿光到紫外光的可调上转换发光。
2025-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bright excitons in monolayer transition metal dichalcogenides: from Dirac cones to Dirac saddle points
在单层过渡金属二硫属化物中，已经发现了紧密结合的激子，其具有可以通过偏振选择规则光学寻址的谷赝自旋。在这里，我们表明，这个谷赝自旋强烈耦合到激子的质心运动，通过电子空穴交换。这种耦合实现了光锥内的激子（即亮激子）的手征指数I=2的无质量狄拉克锥。在中等应变下，I=2的狄拉克锥分裂成两个简并的I=1的狄拉克锥，并且在明亮的激子色散中出现具有线性狄拉克谱的鞍点。有趣的是，在结合一个额外的电子后，带电激子变成了一个大质量的狄拉克粒子，与一个大的谷霍尔效应相关联，免受谷间散射的影响。我们的研究结果指出了独特的机会，研究狄拉克物理学，与激子的光学寻址在指定的动量，能量和赝自旋。应变可调的谷轨道耦合也意味着新的结构的激子凝聚体，激子电路的新功能，和机械控制的谷赝自旋的可能性。
2014-01-03 cond-mat.mes-hall
Photoluminescence Saturation and Exciton Decay Dynamics in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
利用光致发光（PL）和瞬态反射光谱研究了过渡金属双硫族化合物（TMD）中的激子动力学。PL饱和在单层MoSe 2中发生的激发强度比在单层MoS 2中低两个数量级以上。瞬态反射表明，非线性激子-激子湮灭是占主导地位的激子衰减过程中的单层MoSe 2在以前报道的线性激子衰减单层MoS 2。此外，MoSe 2中的激子寿命> 125 ps，比MoS 2中的几ps激子寿命长一个数量级以上。我们发现MoSe_2和MoS_2单分子膜激子衰减机制和PL饱和行为的显著不同可以用激子寿命的差异来解释。
2014-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons, trions, and biexcitons in transition metal dichalcogenides: magnetic field dependence
研究了垂直磁场对半导体过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜中激子、三激子和双激子的结合能和结构性质的影响。随机变分方法（SVM）与相关高斯基被用来计算这些少粒子系统的不同属性。此外，我们提出了一个简化的变分方法，支持SVM结果的激子作为磁场的函数。激子的抗磁位移与最近的实验结果进行了比较，我们将这一概念推广到trions和双激子。局部势的波动，我们模型的圆形势阱，上的结合能的trions和双激子的影响进行了研究，发现显着增加这些激子复合物的结合。
2018-05-07 cond-mat.mes-hall
Theory of the Coherent Response of Magneto-Excitons and Magneto-Biexcitons in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
近年来，高质量的、电荷中性的单层过渡金属双硫族化合物在均匀极限下具有窄的激子线宽，为研究激子多体相互作用提供了一个理想的平台。特别是，操纵相干激子-激子相互作用的可能性，管理超快的非线性光学响应，通过施加外部磁场尚未考虑到目前为止。我们解决这个矛盾，提出了一个非线性微观理论的相干限制光激发在存在的平面外，平面内，和倾斜的磁场。具体而言，我们探讨了磁场诱导的激子和双激子精细结构，并计算其振子强度的基础上的海森堡运动方程的形式主义。我们的泵浦探测光谱的微观评价允许解释和预测相干签名在未来的波混合实验。
2020-09-18 cond-mat.mes-hall
Binding energies of exciton complexes in transition metal dichalcogenides and effect of dielectric environment
为了准确地解释过渡金属二硫属化物MoS $_2$，MoSe $_2$，MoTe $_2$，WS $_2$和WSe $_2$中的粒子-粒子关联，用密度泛函理论和路径积分Monte Carlo方法研究了它们的激子、三电子、双激子和激子-三电子复合物.此外，通过修改粒子间的有效相互作用势，研究了介电环境对这些激子复合物性质的影响。计算激子和trion结合能与以前的实验和计算研究是一致的，和较大的系统，如双激子和激子trion复合物被发现是高度稳定的。双激子的结合能类似或高于trion的结合能，但trion的结合能对介电环境的依赖性明显强于双激子。因此，作为环境的介电常数增加的函数，激子-trion复合物“解离”为双激子而不是激子和trion。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall
Spectrum of exciton states in monolayer transition metal dichalcogenides: angular momentum and Landau levels
从单层过渡金属二硫属化物（TMD）中载流子的单粒子Dirac哈密顿量出发，构造了一个四带激子哈密顿量.激子波函数的角部分可以从径向部分中分离出来，在零质心动量激子的情况下，通过利用总激子角动量算符的本征态与哈密顿量交换。我们解释了为什么这种方法失败的激子与有限的质心动量或在一个垂直的磁场的存在下，并提出了一个近似来解决这个问题。计算了不同TMD下不同激子激发态的结合能和平均粒子间距离，并与文献结果进行了比较。值得注意的是，我们发现在$\mp K$谷的谷间激子基态具有角动量$j=\pm1$，这是由于分离粒子的赝自旋。计算了激子质量和激子朗道能级，发现磁场会改变相对角动量相反的激子态的简并度。
2019-03-28 cond-mat.mes-hall
Strong Cavity-Pseudospin Coupling in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides: Spontaneous Spin-Oscillations and Magnetometry
单层过渡金属二硫属化物（TMDC）如MoS $_2$、MoSe $_2$、WS $_2$或WSe $_2$的电子态与二维（2D）光子腔之间的强耦合引起若干奇异效应。在单模电场作用下，具有大自旋轨道耦合的二维带隙半导体的Dirac型哈密顿量有利于纯Jaynes-Cummings型耦合.另外的圆偏振光束的存在下，引起谷和自旋依赖的腔QED属性。该腔使得TMDC单层充当片上相干光源和自发自旋振荡器。此外，腔中的TMDC单层是用于面内磁场的灵敏磁场传感器。
2015-12-09 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.optics
Strain-dependent exciton diffusion in transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）的单层具有显著的激子景观，其具有深束缚的亮激子态和暗激子态。它们的性质受到晶格畸变的强烈影响，晶格畸变可以通过应变以受控的方式产生。在这里，我们进行了一个联合的理论和实验研究调查激子扩散应变二硫化钨（WS $_2$）单分子膜。我们揭示了应变的非平凡和非单调的影响。晶格变形引起不同的能量变化的明亮和黑暗的激子改变激子景观，谷间散射通道的效率，和重量的单个激子物种的整体激子扩散。我们预测一个最小的扩散系数在未应变WS $_2$随后由一个陡峭的加速因子为3拉伸双轴应变在约0.6\%的应变-在极好的协议与我们的实验。应变对激子扩散的影响所获得的微观见解适用于广泛的一类多谷2D材料。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall
Impact of strain on the excitonic linewidth in transition metal dichalcogenides
已知单层过渡金属二硫属化物（TMD）对外部施加的拉伸或压缩应变高度敏感。特别地，应变可以被利用作为控制TMD的光学响应的工具。然而，在应变下激子效应的作用尚未完全理解。利用第一性原理计算得到的电子和声子色散的应变诱导修改，我们在这项工作中提出了各种TMD材料的应变相关的光学响应的微观见解。特别是，我们解释了最近的实验上的激子线宽的变化，应变TMD和预测其行为的拉伸和压缩应变在低温下。
2018-06-19 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
Symmetry-forbidden intervalley scattering by atomic defects in monolayer transition-metal dichalcogenides
单层过渡金属二硫属化物（TDM; MX 2）中原子缺陷引起的谷间散射对利用其独特的谷对比特性的应用提出了严重的障碍。在这里，我们表明，原子缺陷的对称性可以引起一个非常规的保护机制，对单层TMD谷间散射。预测的谷间散射的缺陷相关选择规则可以经由傅里叶变换扫描隧道光谱（FT-STS）来验证，并且提供例如以下各项的唯一标识：原子空位缺陷（M vs X）。我们的研究结果把谷间FT-STS峰在最近的实验中的情况下，在一个不同的角度。
2018-01-03 cond-mat.mes-hall
Effects of Strain-Induced Pseudogauge Fields on Exciton Dispersion, Transport, and Interactions in Transition Metal Dichalcogenides Nanoribbons
City College of the City University of New York（纽约市立大学城市学院）；Graduate Center of City University of New York（纽约市立大学研究生院）
本研究通过应变诱导伪规范场调控过渡金属二硫化物纳米带中激子的色散、输运及相互作用，揭示了应变工程在控制激子行为方面的潜力。
2025-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Phonon signatures in spectra of exciton polaritons in transition metal dichalcogenides
在高Q光学腔中嵌入过渡金属二硫属化物单层导致形成不同的激子极化激元模式。极化激元受单分子膜中激子-声子强相互作用的影响。我们用一个无时间卷积的主方程来计算声子对极化激元谱的影响。我们讨论了两个分支的线形状对温度和失谐量的非平凡依赖性。特殊的极化激元色散关系导致下极化激元的线宽在很大程度上独立于与声学声子的耦合。对于上极化激元，声学声子导致线性响应中的共振的低能肩。此外，我们分析了非均匀加宽的影响是在低温下的下极化激元线宽的主要贡献。我们的研究结果指向有趣的声子功能的极化激元光谱过渡金属dichalcogenides。
2021-08-29 cond-mat.mes-hall
Valley-dependent spin transport in monolayer transition-metal dichalcogenides
我们从理论上研究了单层过渡金属双硫族化合物中谷相关的自旋输运，其中由于自旋谷耦合，预计会出现各种自旋和谷物理。结果表明，在适当的载流子掺杂下，自旋被谷选择性激发，产生谷极化自旋电流（VPSC）。VPSC导致自旋电流霍尔效应，横向自旋积累起源于动量空间中的Berry曲率。结果表明，自旋激发与自旋谷耦合导致谷和自旋输运，这是未来的低功耗纳米器件的应用前景。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall
Theory of optical absorption by interlayer excitons in transition metal dichalcogenide heterobilayers
本文提出了过渡金属二硫族化合物异质双分子膜层间激子的光吸收理论。该理论解释了小的相对旋转的存在，这些旋转在位于不同层的电子和空穴带之间产生动量转移，以及真实空间中的莫尔图案。由于动量转移，光学活性层间激子位于莫尔布里渊区的拐角处，而不是其中心，并且如果各个层是平移不变的，则将具有椭圆光学选择规则。通过耦合不同质心动量的激子，激子莫尔势能恢复了圆光学选择规则。各种各样的层间激子与两个意义上的圆形的光学活性，并通过扭转角可调的能量，存在于每个谷。最低能量的激子态通常位于激子势能最小值附近。我们讨论了使用莫尔图案来实现几乎相同的量子点的可扩展的二维阵列的可能性。
2018-01-17 cond-mat.mes-hall
Optically bright $p$-excitons indicating strong Coulomb coupling in transition-metal dichalcogenides
结果表明，本征悬浮半导体过渡金属二硫属化物中的强库仑耦合可以超过激子基态所需的临界值。偶极允许的光学激发则对应于激子内跃迁，使得狄拉克点附近的光学亮激子跃迁具有类$p$对称性，而类$s$态是偶极禁止的。大的本征耦合强度似乎是半导体过渡金属二硫属化物的一般性质，并且即使在像SiO $_2$这样的典型衬底上生长的样品中也可以观察到以光学选择规则形式的强库仑耦合签名。对于WS $_2$和WSe $_2$的例子，计算的激子共振能量与最近的实验表现出良好的协议。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Valley-selective confinement of excitons in transition metal dichalcogenides with inhomogeneous magnetic fields
该研究针对二维过渡金属二硫化物体系，利用磁化铁磁结构边界的非均匀磁场，基于塞曼效应实现了激子的能谷选择性空间局域，且该分离可通过圆偏振光探测、多参数可调。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall
Analytical description of the 1s exciton linewidth temperature-dependence in transition metal dichalcogenides
我们得到了过渡金属二硫属化物中1 s激子的线宽随温度变化的解析表达式。作为温度的函数，总线宽由三个贡献主导：（i）辐射衰减（基本上与温度无关）;（ii）声子诱导的谷内散射;（iii）声子诱导的谷间散射。我们的方法使用变分\emph{Ansatz}来解决Wannier方程允许的激子问题的分析处理，包括衰减动力学的速率。我们的结果与文献中已经存在的实验数据吻合良好，并且可以用于容易地预测在任意温度下激子二维材料的宽类中的总线宽的值。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall
Effect of two-dimensional nonlocal screening on mobility of electrons in transition-metal dichalcogenide monolayers
本文基于非局域屏蔽理论，研究了过渡金属二硫化物单层中电子迁移率的影响，发现非局域效应显著增强迁移率，尤其在室温SiO₂基底下增强效果显著。
2025-11-22 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
Control of Exciton Valley Coherence in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
过渡金属二硫属化合物单分子膜中的直接带隙跃迁受手性光学选择规则支配。由激光螺旋度确定，在动量空间中的$K^+$或$K^-$谷中诱导光学跃迁。线偏振激光激发制备谷态的相干叠加。在这里，我们展示了激子谷相干单层WSe 2通过调整所施加的磁场垂直于单层平面的控制。我们表明，在高达9 T的外加磁场中，谷态的相干叠加的旋转角度高达30度。这种在ps时间尺度上的激子谷相干控制可能是基于谷自由度的量子比特完全控制的重要一步。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall
Hybrid electroluminescent devices composed of (In,Ga)N micro-LEDs and monolayers of transition metal dichalcogenides
我们展示了一种新型的电致发光器件，其中GaN基$μ$ -LED用于触发过渡金属二硫属化物的单层的发射光谱，所述过渡金属二硫属化物直接沉积在$μ$ -LED表面上。特殊的$μ$ -LED设计使我们的结构即使在低温极限下也能正常工作。装备有选定的WSe $_2$单层薄片的装置被示出作为独立的电驱动单光子源。
2022-06-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
