Diffusion quantum Monte Carlo study of excitonic complexes in two-dimensional transition-metal dichalcogenides
激子效应在二维半导体的光电行为中起着特别重要的作用。为了便于解释实验的光吸收和光致发光光谱，我们提供了（i）统计精确的扩散量子Monte Carlo结合能数据的Mott-Wannier模型，（施主/受主结合）激子、三电子和双激子在二维半导体中，其中电荷通过凯尔迪什势相互作用，（ii）接触对分布函数以允许载流子之间的接触相互作用的微扰描述，以及（iii）分析和分类在单层钼和钨二硫属化物中可见的不同类型的亮三电子和双激子。我们研究了双激子的稳定性，其中两个载流子是不可区分的，发现他们只有绑定时，不可区分的粒子是几倍，比可区分的。供体/受体结合的双激子具有与实验测量的双激子结合能相似的结合能。我们预测的WSe $_2$和MoSe $_2$的光致发光光谱中的所有稳定的自由和束缚激子复合物的可区分的电荷载流子的相对位置。
2017-07-28 cond-mat.mes-hall
Uniform Narrow Excitonic Spectrum in Large-Area Suspended WSe2 Monolayers
NTT Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT基础研究所）；Department of Materials Science, Graduate School of Engineering, Tohoku University（东北大学大学院工学研究科材料科学系）；Center for Science and Innovation in Spintronics, Tohoku University（东北大学自旋电子学科学与创新中心）；Quantum Materials and Applications Research Center, National Institutes for Quantum Science and Technology（量子科学技术研究院量子材料与应用研究中心）
研究通过金辅助剥离技术制备高质量WSe2悬吊单层，实现均匀的激子光谱，展示低至4.5 meV的中性激子线宽，为可调谐潜在能景观提供新途径。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall
Excitonic magneto-optics in monolayer transition metal dichalcogenides: From nanoribbons to two-dimensional response
采用纳米尺度几何结构研究了单层过渡金属二硫属化物（TMD）的磁光响应，包括激子效应。我们计算了对角电导率和霍尔电导率。激子光学霍尔电导率在独立粒子近似中得到的结果进行比较，我们发现，当激子效应被包括在内的幅度对应于一个数量级的增加。霍尔电导率被用来计算法拉第旋转光谱MoS2和WSe2。最后，我们还计算了WSe_2激子态在不同介电环境中的抗磁位移。比较计算的抗磁位移最近的实验测量，我们发现两者之间有很好的协议。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Doping-induced non-Markovian interference causes excitonic linewidth broadening in monolayer WSe$_2$
在单层WSe $_2$这样的原子级薄半导体中，强库仑相互作用不仅诱导紧密束缚的激子，而且使它们的光学性质对掺杂非常敏感。通过利用基于激子海森堡运动方程的微观理论，我们系统地确定了掺杂对激子线宽，线位移和振子强度的影响。我们计算trion共振，并表明，库仑耦合的激子的trionic连续产生的非马尔可夫干扰，这是由于时间延迟，建立了一个负责不对称的激子线的形状和激子线宽增加的相位。我们计算的激子和trion线宽，线位移和振荡器强度的掺杂依赖解释了最近的实验。所获得的见解提供了掺杂原子薄半导体的光学指纹的微观起源。
2022-01-06 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
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
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
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
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
Can freestanding Xene monolayers behave as excitonic insulators?
我们预测的相变在独立的单层氙从半导体相激子绝缘（EI）相可以通过减少外部电场低于一些临界值，这是独特的每种材料。由于在非零电场下的自旋-轨道耦合导致的导带和价带的分裂导致在较大或较小的带隙中形成$A$和$B$激子，具有相应较大或较小的结合能。我们的计算表明，在特定的电场范围内，$A$激子的半导体相与$B$激子的EI相共存。介电环境排除了EI相在支撑或封装的单层Xenes中的存在。
2018-11-16 cond-mat.mes-hall
Interplay of Excitonic Complexes in $p$-Doped WSe$_2$ Monolayers
可变掺杂的WSe $_2$单分子膜是研究二维激子复合物的理想体系。在这里，我们发现，从明亮的中性激子的最强的光致发光发生在中等$p$掺杂水平，由于从正暗trions的信号迅速减少，从正亮trions的信号缓慢增加，随着$p$浓度的增加。我们解释了我们的观察与一个定性的模型，在该模型中，明亮的激子到暗复合物的散射率增强的激子本地化，而散射率到积极的明亮trions增加与$p$掺杂水平。
2020-02-26 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
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
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
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
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
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
Spin relaxation in hole-doped transition metal dichalcogenide monolayer and bilayer with the crystal defects
本文研究了空穴掺杂的单层和双层过渡金属双硫族化合物在晶体缺陷存在下的电子自旋弛豫效应。我们考虑现实模型的晶格空位和实际估计的自旋弛豫率使用多轨道紧束缚模型。在单层中，自旋弛豫时间被发现是非常长的动量弛豫时间相比，这是由于这样的事实，即自旋杂化的能带结构被抑制的镜面反射对称性。双层TMD的自旋弛豫时间要短得多，这是由于没有镜像对称性而导致的更强的自旋杂化。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall
Anisotropic linear and non-linear excitonic optical properties of buckled monolayer semiconductors
本文研究屈曲六方单层中垂直对称性破缺对激子光学响应的作用，揭示通过非对角张量元可实现显著面外非线性响应，并用激子选择定则和介电屏蔽效应加以解释。
2023-04-18 cond-mat.mes-hall
Ballistic performance comparison of monolayer transition metal dichalcogenide MX2 (M = Mo, W; X = S, Se, Te) MOSFETs
利用密度泛函理论得到的具有跳跃势的原子紧束缚哈密顿量，采用全带弹道非平衡格林函数方法研究了单层MX 2（M = Mo，W; X = S，Se，Te）n沟道和p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的输运性质.讨论了不同单层MX2 MOSFET的亚阈值斜率、漏致势垒降低（DIBL）和栅致漏漏（GIDL）。我们还报告了负微分电阻行为的可能性，在纳米级单层MX2 MOSFET的输出特性。
2014-02-13 cond-mat.mes-hall
Valley Depolarization in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides with Zone-Corner Acoustic Phonons
虽然具有新颖谷功能的单层过渡金属双硫族化合物是实现谷电子器件的有希望的候选者，但对谷去极化机制的基本理解仍然不完全。基于对MoSe 2和WSe 2单层进行的泵浦-探测实验和密度泛函计算的佐证分析，我们证明了布里渊区K点处的相干声子可以有效地介导电子载流子的谷转移。在MoSe 2单层的情况下，我们将这种模式确定为弯曲声学ZA（K）模式，其具有破缺的反转对称性，因此可以在谷转移期间实现电子自旋翻转。另一方面，在单层WSe 2的情况下，其中自旋保持谷间弛豫是优选的，有效地产生具有偶反转对称性的相干LA（K）声子。这些研究结果表明，虽然谷间弛豫的具体情况取决于能带的自旋排列，但K点声子应被视为过渡金属二硫属化物单层中有效的谷去极化途径。
2020-10-22 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
Resonant Enhancement of Second Harmonic Generation by Edge States in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
我们推导了过渡金属二硫属化物单分子膜边缘态的低能理论，在非耦合谷的情况下，给出了两带$\bm{kp}$ -哈密顿量。在没有自旋轨道相互作用的边缘，这些国家拥有一个单一的现象学参数描述的边缘结构的线性色散。取决于参数的符号，边缘状态的频谱可以跨越带隙或位于它之外。在第一种情况下，边缘状态的存在导致共振增强的二次谐波产生的频率约为带隙的一半，与最近的实验一致。从共振频率位置提取唯象边界参数的值。
2016-09-28 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
Orbital Hall Insulating Phase in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
我们发现，H相变金属二硫属化物（TMD）单层，如MoS $_2$和WSe $_2$，是轨道霍尔绝缘体。他们目前非常大的轨道霍尔电导率平台在其半导体间隙，自旋霍尔电导率消失。我们的研究结果打开了使用TMD的轨道电流注入和轨道扭矩转移，超过他们的自旋对应的自旋轨道电子器件的可能性。TMD单分子膜中的轨道霍尔效应（OHE）即使在没有自旋轨道耦合的情况下也会发生。它可以与奇异的动量空间Dresselhaus类轨道纹理联系起来，类似于2D狄拉克费米子中的自旋动量锁定，它是由轨道属性和晶格对称性的组合产生的。
2020-04-30 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
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
Excitonic resonances in thin films of WSe2: From monolayer to bulk material
我们目前的光学光谱（光致发光和反射率）的过渡金属二硫属化物WSe 2的薄层的研究，厚度范围从单到四层和散装限制。调查的光谱显示的激子共振作为层厚度的函数的演变，由于在能带结构的变化，重要的是，由于库仑相互作用的强度以及修改。所观察到的温度激活的能量转移和扩大的基本直接激子占常规半导体的标准形式主义。在WSe2单层中观察到光致发光产额随温度的大幅增加，表明存在竞争辐射通道。由于中性和带电激子在WSe 2单层的吸收型共振的观察报告和转移的振子强度从带电到中性激子的温度升高时的效果被证明。
2015-03-05 cond-mat.mes-hall
Nonlinear spectroscopy of excitonic states in transition metal dichalcogenides
二次谐波产生（Second-harmonic generation，SHG）是一种用于探测过渡金属二硫属化物（transition metal dichalcogenide，TMDC）单分子膜电子结构的非线性光谱学方法。本文通过求解密度矩阵的时间演化方程，研究了强激发TMDC单层膜的非线性动力学行为。它表明，激子的存在下，定性地改变了非线性动力学导致，特别是，作为介电环境的函数的非线性信号的一个巨大的增强。研究还表明，二次谐波偏振角图及其对驱动强度的依赖性对激子态的类型非常敏感。这种灵敏度表明，SHG光谱是一种方便的工具，用于分析激子态的精细结构。
2022-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of absorption lineshape in monolayers of transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化物单分子膜的线性吸收光谱显示出这些材料中异常强的激子-声子相互作用的显著特征。为了解释这种光信号中的激子和声子物理，我们以$\mathrm{MoSe_2}$为例，比较了不同的理论方法来计算吸收光谱。在本文中，我们推导出的运动方程的极化使用相关展开到第四玻恩近似或时间卷积主方程。我们表明，玻恩近似可能会成为问题时，没有足够高的顺序处理，特别是在高温下。相比之下，时间卷积公式给出了令人惊讶的好结果，尽管它的简单性相比，高阶相关展开，因此提供了一个强大的工具来计算线形的线性吸收光谱中非常流行的单层材料。
2020-03-26 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
Spin Hall effect in spin-valley coupled monolayer transition-metal dichalcogenides
研究了过渡金属二硫属化物自旋谷耦合单层膜中的本征和非本征自旋霍尔效应。我们发现，而斜散射的贡献被抑制的大的带隙，侧跳的贡献是可比的标量和磁散射的存在下，具有相反的符号的固有的。谷间散射倾向于抑制由于相干性的损失而引起的侧跳贡献。通过调节谷内散射与谷间散射的比值，自旋霍尔电导率在空穴掺杂样品中显示出符号变化。研究了其它掺杂区的多带效应，发现在重空穴掺杂区存在符号变化，而在电子掺杂区不存在。
2013-09-19 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
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
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
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
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
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
Probing the Nanoscale Excitonic Landscape and Quantum Confinement of Excitons in Gated Monolayer Semiconductors
本研究利用阴极发光光谱探测静电栅控单层 $WS_2$，分辨栅控与非栅控区域间的同质结，并发现电子束与栅场共同诱导的非传统掺杂所形成的激子限制通道。
2025-08-30 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
Symmetry governed valley-pseudospin textures of the full-zone excitonic bands of transition-metal dichalcogenide monolayers
在光激发的过渡金属二硫属化物单分子膜（TMD-ML）中保持激子的高度谷极化对于基于谷的光子应用是理想的，但被广泛认为是一个困难的任务，受到固有的电子-空穴交换相互作用的阻碍。在这项研究中，我们提出了一个全面的研究谷极化的有限动量激子在WSe $_2$ -MLs在整个布里渊区通过求解密度泛函理论（DFT）为基础的Bethe-Salpeter方程（BSE）的对称性分析的指导下。我们发现，有限动量激子实际上是在一般情况下，以及从交换诱导的谷去极化免疫，除了那些特定的激子动量方向与轴相一致的$3σ_v$和$3C_2'$对称性在TMD-ML。受对称性的支配，动量空间中的全区域激子带的谷赝自旋织构局部地由单个Skyrmion状结构表征，其中高度谷极化的有限动量激子态集中在该结构中。值得注意的是，我们表明，高程度的谷极化的有限动量激子状态是非常好地转移到所产生的声子辅助光致发光的光学偏振，这表明这些谷间激子在谷为基础的光子学的前景有用。
2020-10-11 cond-mat.mes-hall
Edge states and spin-valley edge photocurrent in transition metal dichalcogenide monolayers
本文基于双能带${\bf kp}$ -哈密顿量的一般边界条件，发展了过渡金属二硫属化物单分子膜边缘态的解析理论。考虑到{ \it edge}自旋-轨道相互作用，我们发现边缘状态，在一般情况下，具有线性色散，这是由三个真正的唯象参数的边界条件。在没有边缘自旋轨道相互作用的情况下，边缘态由单个实参数描述，其符号决定它们的光谱是否与体隙相交。在前一种情况下，我们表明，由圆偏振光照明的结果在自旋和谷极化光电流沿边缘。边缘光电流的流动方向、自旋和谷偏振由照射光的圆偏振方向确定。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall
Valley Edelstein Effect in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
在这项工作中，我们预测出现的谷Edelstein效应（VEE），这是一个电场诱导的自旋极化效应，在门控单层过渡金属二硫属化物（MTMD）。我们发现了一个非常规的谷依赖性响应，其中自旋极化平行于所施加的电场，相反的谷产生相反的自旋极化。这与传统的Edelstein效应形成鲜明对比，在传统的Edelstein效应中，诱导的自旋极化垂直于所施加的电场。我们确定VEE的起源为传统的Edelstein效应和谷依赖Berry曲率诱导的共存Rashba和Ising SOC门控MTMD的综合效应。实验方案来检测的VEE也被认为是。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall
Thermally driven pure spin and valley current via anomalous Nernst effect in monolayer group-VI dichalcogenides
分析了单层MoS2和其他VI族二硫族化合物的自旋和谷相关的反常能斯特效应。我们发现，纯自旋和谷电流可以产生垂直于在这些二维材料的平面中所施加的热梯度。这种效应为自旋热电子学的应用提供了一个通用的平台。引入自旋电流纯度因子来量化这种效应。当时间反演对称性被破坏时，例如绝缘磁性基底上的二维材料，总能斯特系数出现下降峰特征。对于浸渍状态，它被发现，只有一个自旋和从一个谷的载流子被驱动的温度梯度。
2015-10-31 cond-mat.mes-hall
Chiral excitonics in monolayer semiconductors on patterned dielectric
单层过渡金属二硫属化物在简并谷处具有紧密束缚的亮激子，其中电子-空穴库仑交换相互作用强烈地将谷赝自旋耦合到激子的动量。置于周期性结构的介质衬底上，库仑相互作用的空间调制导致了具有实空间谷赝自旋织构的激子布洛赫态的形成.我们发现这种空间谷纹理的激子布洛赫函数是模式锁定的传播方向，使纳米光激发的定向激子流通过谷选择规则。注入的激子电流的左右方向性由激发的圆偏振控制，而角度方向性由激发位置控制，在超晶胞中表现出涡旋图案。这种现象让人想起纳米光子结构中的手性光-物质相互作用，其中引导电磁波的作用现在被均匀单层中的谷轨道耦合激子布洛赫波所取代，这指向具有非互易功能的新激子器件。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall
Tight-binding Piezoelectric Theory and Electromechanical Coupling Correlations for Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
半导体过渡金属二硫属化物单分子膜（TMDMs）中反型对称性的缺乏使得相当大的分子水平的本征压电性成为可能，这为原子薄的压电电子学和光电子学开辟了前景。基于紧束缚理论和Berry相极化理论，我们建立了一个原子尺度的紧束缚理论，用于解释TMDM中的压电物理。利用TB压电理论，我们预测了它们的电子Grüneisen参数（EGP），该参数用于测量电子-声子耦合。借助所建立的解析压电模型，进一步揭示了电子对压电系数的贡献与应变诱导赝磁规范场（PMF）之间的相关性.这些预测的EGP和PMF的TMDMs的实验测试，因此TB压电模型是一个替代的理论框架计算电子-声子相互作用和PMF。
2018-04-09 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional exciton-polariton - light guiding by transition metal dichalcogenide monolayers
过渡金属二硫属化物（TMDC）的单层被证明是能够支持激子共振，二维激子极化激元以下的引导光学模式。这种可见光或近红外模式被限制在离单层大约一微米的范围内，并且传播长度超过100微米。光引导能力使得TMDC单层更加通用和潜在地有吸引力的光子平台。
2015-05-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anomalous Hall effect in 2$H$-phase transition-metal dichalcogenide monolayers on ferromagnetic substrates
研究了过渡金属二硫属化合物2H-$MX_2$（$M$ = Mo，W，$X$ = S，Se，Te）单层膜在铁磁基底邻近效应下的反常霍尔效应.如果引入邻近诱导交换场，$K$和$K'$谷中的自旋极化能带向相反的方向移动，并且通过破坏时间反转对称性引起霍尔效应。诱导的霍尔效应在具有大的本征自旋分裂的价带中最为突出。此外，我们发现，从垂直方向倾斜的磁化引起的霍尔电导率只在电子侧的敏感变化，这是由于混合的Berry相的面内场在近简并导带。
2017-08-09 cond-mat.mes-hall
Boundary conditions for transition-metal dichalcogenide monolayers in the continuum model
我们推导出的边界条件为钼$_2$和类似的过渡金属二硫属化物蜂窝（2 H多型）单层相同类型的$\mathbf{k}\!\cdot\!\mathbf{p}$哈密顿量内连续模型的K点。在有效的2带描述中，电子-空穴对称性破缺的二次项也被考虑在内。我们建模的边缘与线性边缘约束的方法，以前已经应用到石墨烯的效果。主要集中在锯齿形的边缘，我们发现，不同的重建几何与不同的边缘原子一般可以描述一个标量参数之间变化0和$2π$。我们特别分析了MoS $_2$中的边缘态及其色散关系，并发现与以前的各种边缘类型的密度泛函理论计算结果吻合得很好.
2016-01-18 cond-mat.mes-hall
