The key role of non-local screening in the environment-insensitive exciton fine structures of transition-metal dichalcogenide monolayers
在这项工作中，我们提出了一个全面的理论和计算研究激子精细结构的WSe $_2$ -单层，最有名的二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD的），在各种介质层环境中，通过解决基于第一性原理的Bethe-Salpeter方程。虽然原子级薄纳米材料的物理和电子性质通常对周围环境的变化很敏感，但我们的研究表明，介电环境对TMD-ML的激子精细结构的影响是令人惊讶的有限。指出库仑屏蔽的非定域性对抑制介电环境的影响，并使TMD-ML的亮激子（BX）态和各种暗激子（DX）态之间的精细结构劈裂显著收缩起着关键作用。二维材料中屏蔽的有趣非定域性可以通过BX-DX分裂与激子结合能之间的可测量的{ \it非线性}相关性来表现，其中激子结合能随周围介电环境的变化而变化。所揭示的环境不敏感的激子精细结构的TMD-ML的建议的鲁棒性的未来的暗激子为基础的光电子学对不均匀的介电环境的不可避免的变化。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
Molecular screening effects on exciton-carrier interactions in suspend carbon nanotubes
光致发光光谱测量进行悬浮的碳纳米管的场效应配置，光致发光光谱的栅极电压依赖性进行比较的原始状态和分子吸附状态的纳米管。我们量化的分子屏蔽效应上的三重子结合能，通过确定明亮的激子和三重子的两个状态的发射能量之间的能量分离。的电压依赖性示出较窄的电压区域的恒定的光致发光强度的吸附状态，一致的电子带隙的减少，由于屏蔽效应。电荷中性点被发现移动后分子吸附，这表明在纳米管化学势或接触金属功函数的变化。
2018-06-29 cond-mat.mes-hall
Dynamical Screening and Ferroelectric-type Excitonic Instability in Bilayer Graphene
未掺杂的双层石墨烯中的电子相互作用导致无隙态的不稳定性、“哪层”对称性破缺以及在狄拉克点处的能隙开放。与单层石墨烯相反，双层系统即使对于任意弱相互作用也表现出不稳定性。本文发展了一个适用于实际动态屏蔽库仑相互作用的这种不稳定性的受控理论，并充分考虑了动态产生的紫外截止。这导致了一个能隙，其尺度为相互作用强度的幂律，使得激子不稳定性很容易观察到。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall
Substrate effects on quasiparticles and excitons in graphene nanoflakes
采用超越双激发的组态相互作用方法，研究了衬底对扶手椅型三角形和六边形石墨烯纳米片的电学和光学性质的影响.准粒子校正的能隙和激子结合能被发现是由长程库仑相互作用和表现出类似的依赖于衬底的介电常数，这导致取消它们的贡献的光学间隙。其结果是，光学间隙被证明是不敏感的介电环境和意外地接近单粒子间隙。
2013-08-22 cond-mat.mes-hall
Engineering of Neutral Excitons and Exciton Complexes in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers through External Dielectric Screening
为了充分利用过渡金属二硫属化物单层（TMD-ML）的潜力，在这些材料内良好控制地产生原子级尖锐的横向异质结是非常期望的。一个有前途的方法来创建这样的异质结是本地调制的电子结构的本征TMD-ML通过介电屏蔽诱导其周围的材料。为了实现这种非侵入性的方法，需要深入了解这种介电效应。我们报告的调制的激子跃迁在TMD-多层膜的介电环境的影响，包括低k和高k介电材料。我们提出的绝对调谐范围高达37毫电子伏的光学带隙的WSe 2和MoSe 2 MLs和相对调谐范围的顺序为30%的中性激子在WSe 2 MLs的结合能。研究结果表明，WSe 2 ML的电子带隙减少120 meV的可能性，铺平了道路，对介电定义的横向异质结。
2017-05-30 cond-mat.mes-hall
Waveguiding valley excitons in monolayer transition metal dicalcogenides by dielectric interfaces in the substrate
在半导体过渡金属二硫属化物的单层中，电子-空穴交换相互作用将激子色散分成大量横向分支和具有非常轻或甚至零质量的纵向分支，这取决于屏蔽库仑相互作用的形式。纵向分支的群速度对电子-空穴交换的强度敏感，这可以通过介电环境来设计。在这里，我们表明，可以利用基板的介电图案化，以实现波导中的激子的纵向分支在一个均匀的单层，离开大量的横向分支不受影响。在基片中不同介电常数的横向界面处，激子在纵向分支中的透射和反射服从光学系统的Snell-Descartes定律，利用全反射可以实现激子在两个平行界面上的波导。同样的介质图案的基板似乎是完全透明的大量的横向分支激子，它没有界面散射。当单层被放置在一维介电超晶格上时，纵向分支的色散被强烈重整化，并且波函数表现出一维特征，局限于低介电或高介电区域。相反，大量的横向分支激子不受衬底介电图案的影响，表现出原始的性质，在一个独立的单层。
2021-10-19 cond-mat.mes-hall
Impact of substrates and quantum effects on exciton line shapes of 2D semiconductors at room temperature
研究了衬底反射干涉和量子效应对单层TMDs激子线型的影响，提出利用折射率匹配油消除衬底贡献，通过室温反射测量提取激子衰减率，为纳米光子系统的激子线型工程提供指导。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall
Tuning of exciton type by environmental screening
针对II型能带对齐二维平面异质结的界面激子，本文提出有效质量近似下的变分计算方法，结合非突变界面合金模型，明确了界面束缚激子的稳定条件及激子特性的调控途径。
2025-11-18 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
Dielectric screening in two-dimensional insulators: Implications for excitonic and impurity states in graphane
对于原子薄层绝缘材料，我们给出了二维屏蔽势的精确解析形式。在三维系统中，宏观屏蔽可以描述为静态介电常数在2D系统中的宏观屏蔽是非本地的（q依赖），示出了对数发散的小距离和达到未屏蔽的库仑电位的大距离。这两种机制的交叉由2D层极化率决定，该2D层极化率可以通过标准第一原理技术容易地计算。目前的结果有很强的影响，用于描述间隙杂质能级和激子结合能。这里得到的简单模型捕获的主要物理效应和再现良好，对于graphane的情况下，完整的多体GW加上Bethe-Salpeter计算。作为一个额外的结果，我们表明，杂质空穴掺杂的石墨烷导致强烈的局域化状态，阻碍了在电子器件中的应用。尽管效率低，非局部的二维宏观屏蔽，我们证明了一个简单的$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$方法是能够描述受限的二维系统的电子和输运性质。
2011-04-17 cond-mat.mes-hall
Exciton routing in the heterostructure of TMD and paraelectrics
本文提出了一种在量子顺电衬底上的过渡金属二硫属化物（TMD）单层膜中空间激子能量控制和激子路由的方案。它依赖于衬底介电常数对温度变化的超灵敏响应，允许在单层中对库仑相互作用进行空间非均匀屏蔽。作为一个例子，我们考虑的异质结构的TMD和钛酸锶氧化物SrTiO $_3$，其中大的介电屏蔽可以实现。我们研究了衬底温度对TMD单分子膜的特征电子特性的影响，如粒子带隙和激子结合能，玻尔半径和非线性（激子-激子相互作用）。粒子带隙和激子结合能调制的组合导致激子共振能量的移动。应用局部加热，我们创建不同的激子共振能量和激子流朝向样品的能量较低的区域的空间图案。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall
Excitonic gaps and exciton binding energies in multilayer phosphorene quantum dots
介电屏蔽对于精确计算二维材料中激子的结合能是非常重要的。在这项工作中，我们使用密度泛函理论计算多层（最多三层）磷烯片的介电函数和二维极化率。二维极化率，然后使用在多层磷烯量子点的激子相互作用的介电屏蔽。在大量子点的限制，激子间隙显示出非常好的协议与国家的最先进的测量沉积在不同的基板上的多层磷烯片的光学间隙。
2017-08-01 cond-mat.mes-hall
Substrate engineering for high quality emission of free and localized excitons from atomic monolayers in hybrid architectures
原子单分子膜代表了一类新型材料，用于研究二维局域激子和自由激子，并基于其显著的光学响应设计光电子器件。在这里，我们调查的MoSe $_2$和WSe $_2$单分子膜剥离的SiO $_2$或外延生长的InGaP衬底上的光致发光响应的基板的作用。在MoSe $_2$的情况下，我们观察到一个显着的定性修改的发射光谱，这是广泛占主导地位的三振子共振InGaP衬底上。然而，发射特征的不均匀加宽的影响被强烈地减小。更令人惊讶的是，在WSe $_2$片中，我们可以常规地观察到来自局域激子的发射线，其线宽低至70 μ π ι，$μ$ eV的分辨率极限。这与在SiO $_2$表面上具有WSe $_2$单层的参考样品形成鲜明对比，其中来自局部缺陷的发射光谱广泛地由光谱扩散和闪烁行为主导。我们的实验概述了III-V-单层混合架构从原子单层获得高质量发射信号的巨大潜力，这直接集成到纳米光子和集成光电子器件中。
2017-02-10 cond-mat.mes-hall
Exciton in phosphorene: Strain, impurity, thickness and heterostructure
二维电子屏蔽效应是决定激子性质的重要因素，它决定了光电和光子器件的性能。考虑到$GW-$的Bethe-Salpeter形式中的电子-空穴相互作用，我们首先研究了原始磷烯的激子性质，并研究了应变和杂质覆盖的影响。计算结果表明，在这些系统中，各向异性的空间离域强烈束缚激子。进一步，我们提出了一个以各向异性激子质量和有效电子屏蔽为参数的简化类氢模型，相应的结果与现有的$GW-$ BSE计算结果非常吻合.然后用简化模型研究了少层异质结构磷烯中激子的重整化。载流子有效质量随着电子屏蔽的增加而变化，使这些系统中的激子束缚重正化。我们建立了本模型，其中的参数计算在计算成本较低的第一性原理计算，可以预测激子性质具有良好的精度为较大的二维系统，其中的多体$GW-$ BSE计算是不可能的。
2018-10-29 cond-mat.mes-hall
Exciton Superfluidity in 2D Heterostructures from First Principles: The importance of material specific screening
本文从第一性原理推导二维异质结构中激子超流的有效模型相互作用，证明材料特定屏蔽对激子结合能和超流性质预测至关重要，并提出性能更优的过渡金属氧化物和二硫属化物材料平台。
2023-08-09 cond-mat.mes-hall
Dynamic screening of quasiparticles in WS$_2$ monolayers
我们揭示了准粒子屏蔽对单层WS $_2$非平衡激子动力学的影响。我们报告泵浦光子能量依赖的激子蓝移和红移的时间分辨反射率对比度测量。基于唯象模型，我们分离出激子和自由载流子对准自由粒子带隙、激子结合能和线宽展宽的重整化的有效影响。通过这一点，我们的工作不仅提供了一个全面的图片的竞争现象，在WS $_2$光激发时的激子动力学，但也表明，激子和载流子的库仑相互作用的动态屏蔽的贡献显着不同。
2023-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlled dynamic screening of excitonic complexes in 2D semiconductors
我们报告的激子在介质中的动态屏蔽与频率相关的介电函数的理论/实验研究相结合。我们开发了一个分析模型表明，在激子的粒子间相互作用被屏蔽的频率范围从零到特征结合能取决于该激子的对称性和跃迁能。动态屏蔽的问题，然后简化为简单地求解薛定谔方程与有效的频率无关的潜力。该模型的定量预测实验验证使用测试系统：中性，带电和缺陷束缚激子在二维单层WS 2，金属，液体和半导体环境筛选。屏蔽诱导的光致发光谱中激子峰的位移与我们的模型符合得很好。
2017-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Phonon screening of excitons in atomically thin semiconductors
本研究通过第一性原理GW-BSE计算揭示了声子屏蔽对原子级薄半导体光学激发的显著影响，并发现通过结构工程可调控屏蔽程度，为结构、声子与激子相互作用提供了新见解。
2024-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simple Screened Hydrogen Model of Excitons in Two-Dimensional Materials
我们提出了一个广义的氢模型的结合能（$E_B$）的激子在二维（2D）材料，揭示了激子在二维和三维之间的根本差异。与众所周知的三维（3D）激子的氢模型相反，2D激子的描述由于不能假设屏蔽是局部的这一事实而变得复杂。我们表明，一个可以一致地定义一个有效的二维介电常数平均的激子的延伸屏蔽。对于理想的2D半导体，这导致$E_B$的简单表达式，其仅取决于激子质量和2D极化率$α$。该模型被示出为51过渡金属二硫属化物产生准确的结果。值得注意的是，在很宽的极化率的表达变得独立的质量，我们得到$E_B^{2D}\approx3/(4πα)$，这解释了最近观察到的线性缩放激子结合能与带隙。它还表明，该模型准确地再现了非氢里德堡系列在WS $_2$，并可以考虑从环境中筛选。
2015-10-22 cond-mat.mes-hall
Frequency-dependent substrate screening of excitons in atomically thin transition metal dichalcogenide semiconductors
过渡金属二硫属化物（TMDC）的原子薄层由于与弱介电屏蔽有关的二维载流子限制而在载流子之间表现出异常强的库仑相互作用。层间耦合的范德华性质使得容易将TMDC层集成到具有不同电介质或金属衬底的异质结构中。这允许定制这些材料的电子和光学性质，因为原子薄层内的库仑相互作用非常容易受到环境的屏蔽。在这里，我们从理论上研究动态屏蔽效应在TMDC由于体衬底掺杂载流子在一个大的密度范围内，从而提供三维等离子体激元作为可调的自由度。我们报告了一个广泛的补偿重整化效应导致光谱更稳定的激子比预测的静态基板屏蔽，即使等离子体激元和激子共振。我们还发现了一个非平凡的依赖于衬底掺杂密度的单粒子带隙由于动态屏蔽。我们的调查提供了微观的洞察机制，允许操纵TMDC激子通过任意的等离子体环境在纳米尺度上。
2018-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Screening effects on the excitonic instability in graphene
研究了长程库仑作用下石墨烯中狄拉克费米子理论中的激子不稳定性。我们在梯形近似下分析了与激子凝聚有关的电子-空穴顶点，发现它在相互作用强度α= e^2/4πv_F的临界值处爆炸，该临界值对进一步的多体修正敏感.在相互作用的静态屏蔽下，我们发现，对于N = 4的二分量Dirac费米子，考虑电子自能修正后，临界耦合增加到α c \approx 2.09。我们发现，相互作用的动力学屏蔽却具有相反的增强不稳定性的效果，当N = 4时，不稳定性在α c \approx 0.99处发展，这带来了一个问题，即在激子凝聚的低能尺度下，真实石墨烯样品中的有效耦合是否可以达到临界值。
2011-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Substrate Effect on Excitonic Shift and Radiative Lifetime of Two-Dimensional Materials
衬底对二维材料的光电性能有很大的影响，二维材料已经成为奇异物理现象和突出应用的有前途的平台。为了可靠地解释实验结果并预测2D界面的这种效应，精确描述电子相关性和电子-空穴相互作用的理论方法是必要的，如第一性原理多体微扰理论。在我们以前的工作[Phys. Rev. B 102，205113（2020）]中，我们开发了倒易空间线性插值方法，该方法可以在GW近似水平上考虑衬底屏蔽对任意晶格失配界面的影响。在这项工作中，我们应用这种方法来研究衬底效应对激子激发和复合的二维材料通过求解Bethe-Salpeter方程。我们预测的非刚性位移的1 s和2s激子峰由于基板屏蔽，在极好的协议与实验。通过二维氢模型和准粒子带隙与激子结合能的线性关系，揭示了其物理机制。最后，我们计算了不同衬底的单层六方氮化硼在零温和室温下的激子辐射寿命，以及WS 2的激子辐射寿命，与实验寿命吻合得很好。我们的工作回答了二维界面激子性质的衬底效应的重要问题。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling Excitons in Quasi-1D Perovskites by Dielectric Screening and Connectivity
该研究采用GW近似和Bethe-Salpeter方程框架的第一性原理多体微扰理论，揭示一维限域、八面体连通性与介电屏蔽对准一维钙钛矿激子特性的影响，为相关材料设计和光学实验解读提供依据。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Homogeneous Linewidth Narrowing of the Charged Exciton via Nuclear Spin Screening in an InAs/GaAs Quantum Dot Ensemble
在半导体量子点中，电子与核自旋池的超精细相互作用是低温下自旋退相干的主要来源。使用高分辨率双色差分透射光谱，我们证明，这种电子-核耦合也施加了一个下限的正电荷激子退相速率，γ，在一个系综的InAs/GaAs量子点。我们发现，失相速率是敏感的超精细相互作用，这可以通过在法拉第配置的外部磁场的应用程序的强度进行控制。在零外加电场下，强的电子-核耦合引起了超过辐射极限的额外退相，γ= 230 MHz（0.95 μeV）。在~1 T的外场下实现了对超精细相互作用的屏蔽，导致γ= 172 MHz（0.71 μeV）仅受自发复合的限制。另一方面，Voigt磁场的应用混合自旋本征态，这将退相速率增加高达75%。这些结果是用一个简单而直观的模型再现的，该模型捕捉了电子超精细相互作用的基本特征及其对γ的影响。
2014-09-29 cond-mat.mes-hall
Internal dynamics and dielectric screening of confined multiexciton states
本文通过引入特征频率描述激子复合物内部动力学，结合有效质量-变分量子蒙特卡洛模拟，解释了大型CsPbBr$_3$纳米晶体中双激子介电屏蔽减弱的物理机制。
2025-07-15 cond-mat.mes-hall
Towards superfluidity of dipolar excitons in a TMDC double layer
研究了由两个过渡金属二硫属化物（TMDC）原子薄层构成的双层异质结构中偶极激子的形成和超流性。在Keldysh势的谐振子近似下，考虑电子-空穴相互作用的屏蔽效应，得到了超流态激子能谱和平均场临界温度$T_{c}$的解析表达式.结果表明，A激子的结合能大于B激子的结合能。本文分析了TMDC双电层中两组分稀激子系统的平均场临界温度，表明后者是由A、B激子的有效质量及其约化质量决定的因子$Q$的增函数。通过比较采用库仑相互作用和Keldysh相互作用对$T_{c}$的计算，证明了屏蔽效应在TMDC中的重要性。
2017-05-24 cond-mat.mes-hall
Screening nearest-neighbor interactions in networks of exciton-polariton condensates through spin orbit coupling
本文研究了在平面半导体微腔中由于TE-TM分裂而产生的光子自旋轨道耦合对相互作用的弹道激子-极化激元凝聚体之间空间耦合参数的影响。我们提出了一种策略，使次近邻之间的耦合强度比最近的邻居，这颠倒了传统的想法的空间耦合层次之间的网站。我们的策略依赖于占主导地位的人口在弹道凝聚的高动量组件，在TE-TM分裂的存在下，导致快速径向旋进的极化激元赝自旋。因此，冷凝物对经历的距离周期性筛选其相互作用强度，严重修改其同步和冷凝阈值的解决方案。
2022-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Exchange-mediated exciton splitting and linear dichroism in monolayer transition metal dichalcogenide induced by ferroelectric substrates
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
通过第一性原理静电嵌入方法和大规模GW加Bethe-Salpeter方程计算，预测了铁电扭曲双层hBN衬底支撑的单层TMD中出现的新型激子，包括光学暗的电荷转移激子和具有线性光学二色性的准一维Wannier激子，并通过层间交换相互作用实现了约3 meV的谷简并激子分裂。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate influence on transition metal dichalcogenide monolayer exciton absorption linewidth broadening
基于所使用的基底，过渡金属硫代硫化物（TMD）单层的激子态受到其外部介电环境的严重影响。在这项工作中，各种宽带隙介质材料，即六方氮化硼，（\textit{h} -BN）和非晶氮化硅（Si $_3$ N $_4$），采用电子能量损失谱（EELS）研究了不同结构的WS $_2$单分子膜作为支撑或包封材料时，导致TMD中激子吸收线不均匀展宽的因素。在扫描透射电子显微镜（STEM）中。此外，单层粗糙度在每个配置中确定从倾斜系列的电子衍射图案通过评估与模拟比较的衍射斑点的加宽。从我们的实验中，发挥作用的线宽加宽的主要因素，可以按重要性增加的顺序进行分类：单层粗糙度，表面清洁度，和衬底诱导的电荷捕获。此外，由于高能电子被用作探针，电子束引起的损伤裸TMD单层也被发现是负责不可逆的线宽增加。\textit{h} -BN不仅能使TMD单层膜表面洁净，电荷无序最小，而且能保护TMD免受辐照损伤。这项工作提供了一个更好的理解的机制，其中\textit{h} -BN仍然是，迄今为止，最兼容的材料的二维材料封装，促进实现其全部潜力的固有材料性能。
2022-02-09 cond-mat.mes-hall
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
Impurity Screening and Surface Acoustic Wave Absorption in a Dipolar Exciton Condensate at Finite Temperatures
描述了双量子阱系统中间接偶极激子气体的排斥相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体在有限温度下在静态或动态电场作用下的行为.静电扰动被认为是由杂质原子或量子阱涨落的短程缺陷引起的。研究了激子凝聚体对这种缺陷势的屏蔽作用。我们发现屏蔽势的渐近空间依赖性，并分析了它对温度和激子浓度的依赖性。结果表明，屏蔽势的渐近具有陡峭的幂律依赖性，与电子气的已知结果相反。这种特性反映了激子凝聚体的玻色子性质。研究了激子凝聚体在声表面波（SAW）产生的交变外场作用下的行为。我们的注意力集中在SAW吸收系数的温度和激子浓度的依赖关系。我们发现，在零温度朗道阻尼不有助于SAW吸收，但Belyaev机制产生的激子浓度的SAW吸收系数的不寻常的行为：如果激子浓度超过某个临界值，SAW吸收消失。在有限的温度下，朗道阻尼开始起作用，并导致冲洗掉尖锐的吸收行为。这种不寻常的SAW吸收特性可以用于激子凝聚的实验证据。这种方法同样适用于光致发光技术所不能实现的暗激子凝聚体和亮激子凝聚体的实验测试。
2013-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Role played by strain on Plasmons, screening and energy loss in Graphene/substrate contacts
由于机械应变，耦合到掺杂的导电衬底中的等离子体激元，等离子体激元-声子散射结合所发挥的作用，通过封装的第二个二维（2D）层的综合效果进行了研究，理论和数值。的计算是基于随机相位近似（RPA）的表面响应函数，产生的等离子体色散方程，适用于在存在或不存在施加的单轴应变。我们目前的结果表明，在布里渊区的应变模量和波矢量的方向上的电荷密度振荡的频率的依赖性。研究了这种混合层状结构对电荷稀疏分布的屏蔽以及撞击电荷的能量损失率。
2018-05-21 cond-mat.mes-hall
Microscopic screening theory for excitons in two-dimensional materials: A bridge between effective models and ab initio descriptions
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Universidad de Oviedo（奥维耶多大学）
本文提出一种基于量子筛选相互作用的计算方法，用于二维材料中激子的精确计算，结合从头计算的精度，克服传统有效模型的局限性。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Real-time GW: Toward an ab initio description of the ultrafast carrier and exciton dynamics in two-dimensional materials
我们证明了$GW$方法的时间线性标度公式的可行性[物理评论快报。{ \bf 124}，076601（2020）]，用于光驱动二维材料的{ \it ab initio}模拟。在Bloch态的基础上，推导了含时的$GW$方程，并进行了数值求解。我们解决光激发石墨烯中的载流子倍增和弛豫问题，并发现与马尔可夫玻尔兹曼方法预测的典型指数行为的偏差。对于共振泵浦的半导体，我们发现了一个自维持的屏蔽级联，导致相干激子的莫特跃迁。我们的研究结果提请注意的重要性，非马尔可夫和动态屏蔽效应的平衡现象。
2021-09-30 cond-mat.mes-hall
Excitons in van der Waals heterostructures: The important role of dielectric screening
强束缚激子的存在是新发现的原子级薄半导体的标志之一。虽然可以理解的是，大的结合能主要是由于在二维（2D）的弱介电屏蔽，屏蔽的2D激子的作用仍然缺乏系统的调查。本文对一个广泛使用的二维类氢激子模型（介电函数ε（q）= 1 + 2παq）进行了批判性的评价，并提出了一个适用范围更广的准二维模型.在准二维图像中，电子和空穴被描述为在垂直方向上具有有限延伸的面内点电荷，并且它们的相互作用被具有非线性q依赖性的介电函数屏蔽，该介电函数是从头计算的。屏蔽相互作用被用于广义Mott-Wannier模型中，以计算孤立和支持的二维材料中的激子结合能。对于孤立的二维材料，准二维处理产生的结果几乎完全相同的严格的二维模型，都是在良好的协议与从头算多体计算。另一方面，对于更复杂的结构，如支撑层或嵌入在范德华异质结构中的层，激子在倒易空间中的尺寸远远超出了介电函数的线性范围，并且准2D描述必须取代2D描述。我们的方法的优点是提供了一个无缝连接之间的严格的2D限制隔离单层材料和更大的支持2D材料或范德华异质结构的屏蔽特性。
2015-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dipolar interactions enhanced by two-dimensional dielectric screening in few-layer van der Waals structures
本文从理论上研究了少层范德华结构中二维介电屏蔽对层间激子偶极及四极相互作用的显著增强机制，发现其强度可提升1至2个数量级，并能通过介电环境工程进一步调控。
2024-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic effects in two-dimensional semiconductors: Path integral Monte Carlo approach
新型2D半导体最显著的特征之一（例如，过渡金属二硫属化物单层或磷烯）是载流子之间的强库仑相互作用，导致大的激子效应。特别地，这导致在光激发时形成多载流子结合态（例如，激子、三激子和双激子），其可以在近室温下保持稳定并且显著地有助于这种材料的光学性质。本文采用路径积分蒙特卡罗方法对二维半导体中多载流子束缚态的性质进行了数值研究。具体来说，我们已经准确地调查和制表的依赖性的单激子，trion和双激子的结合能的电介质屏蔽的强度，包括非常强和非常弱的屏蔽的极限情况。这项工作的结果是潜在的有用的实验数据分析和基准的理论和计算模型。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall
Suppressing Diffusion-Mediated Exciton Annihilation in 2D Semiconductors Using the Dielectric Environment
原子薄的半导体，如单层MoS 2和WS 2表现出非线性激子-激子湮灭在非常低的激发密度（低于~10激子/μ m2的MoS 2）。在这里，我们表明，在发生湮灭的密度阈值可以通过改变底层基板调谐。当支撑衬底由SiO2变为Al 2 O3或SrTiO 3时，二级激子-激子湮灭速率常数kXX [cm 2/s]分别降低了一个或两个数量级。使用瞬态光致发光显微镜，我们测量的有效的室温激子扩散系数在化学处理的二硫化钼为D = 0.06 +/- 0.01 cm 2/s，对应的扩散长度LD = 350 nm的激子寿命τ = 20 ns，这是独立的衬底。这些结果，连同数值模拟，表明有效激子-激子湮灭半径单调地随着底层衬底的折射率的增加而减小。激子-激子湮灭限制了在高激子密度下工作的2D半导体器件的整体效率;通过介电环境调节这些相互作用的能力是朝着以原子级薄材料为特征的更高效光电技术迈出的重要一步。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Screening by 2D Substrates
二维（2D）材料越来越多地用作纳米级器件中的有源组件。二维材料的许多有趣的性质源于二维中的简化和高度非局域的电子屏蔽。虽然2D材料中的电子屏蔽已经被广泛研究，但问题仍然是2D基底如何屏蔽邻近它们的电荷扰动或电子激发。厚度依赖的介电屏蔽性能最近已经使用静电力显微镜（EFM）实验进行了研究。然而，有人认为，一些厚度依赖性趋势是由于外部效应。类似地，开尔文探针测量（KPM）表明，当BN板被放置在SiO $_2$上时，电荷波动减少，但尚不清楚这种效应是否是由于来自BN的固有屏蔽。在这项工作中，我们使用第一性原理计算来研究二维材料衬底的完全非局域介电屏蔽特性。对于六方氮化硼（BN）、石墨烯和MoS $_2$，我们的模拟结果与EFM实验结果定性一致，表明实验观察到的厚度相关屏蔽效应是二维材料所固有的。我们进一步明确调查的作用，BN在降低电荷的潜在波动所产生的电荷杂质的基础上的SiO $_2$基板上，观察到的KPM实验。2D材料基底也可以显著改变吸附物的HOMO-LUMO间隙，特别是对于小分子，如苯。我们提出了一个可靠的和非常快速的方法来预测的HOMO-LUMO间隙的小分子物理吸附在2D和3D基板上，仅使用基板的带隙和气相间隙的分子。
2020-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing Dielectric Screening in van der Waals Heterostructures via Pressure-Tuned Exciton Rydberg Series
Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
通过研究单层WSe₂封装在六方氮化硼中的激子里德堡系列，探测压力诱导的周围介电性质变化，提出基于层间距离压力诱导演变和hBN本体介电性质的模型，实现了对压紧hBN介电常数的直接测量，建立了一种新的介电传感方法。
2026-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local and Global Screening Properties of Graphene Revealed through Landau Level Spectroscopy
单原子厚的晶体层和它们的垂直异质结构承载着设计电子材料的希望，这是标准生长技术无法实现的。为了实现其潜力，有必要将其与环境干扰，特别是由基材引入的环境干扰隔离。但是，寻找和表征合适的底物，并最大限度地减少它们引入的随机电位波动，一直是这个新兴领域的一个持续挑战。在这里，我们表明，朗道能级（LL）光谱是精致的本地和全球的长度尺度上的潜在波动敏感。利用这种技术，我们证明了插入一个中间石墨烯层提供了优越的屏蔽衬底诱导的干扰，超过一倍的电子平均自由path.Further，我们发现，接近hBN作为一个纳米级的真空吸尘器，显着抑制全球潜在的波动。这使得在标准SiO2衬底上制造高质量器件成为可能。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall
In-situ profiling of pressure-induced exciton traps in suspended MoS$_2$ monolayers
本研究实现了带纳米孔衬底上悬浮MoS$_2$单层空间轮廓的原位读出，通过环境压力调控其弯曲程度以获得可调激子陷阱，可同时操控数百个单层，为二维材料激子调控提供了新方法。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
Tuning exciton complexes in twisted bilayer WSe2 at intermediate misorientation
扭曲角改变过渡金属二硫属化物扭曲双层（tBL）中的能带排列、屏蔽和层间（IL）耦合。中间取向差（扭转角> 15度）双层（BL）提供了一个独特的机会，在这些并发的物理机制，但很少研究激子的行为。在本文中，我们测量多体激子复合物在单层（ML），自然BL，和tBL WSe 2。中性双激子（XX）中观察到的tBL，而未检测到的未封装的ML和BL，表明在tBL的无序屏蔽的独特效果。XX以及带电的双激子对热解离是鲁棒的，并且可通过静电掺杂来控制。动量间接IL激子的消失，增加电子掺杂证明在tBL，从Q-K和K-K谷附近的对齐。中间取向差的样品提供了激子复合物的高度控制，同时提供了研究激子-声子耦合，能带对准和筛选的可能性。
2022-09-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Breakdown of the static dielectric screening approximation of Coulomb interactions in atomically thin semiconductors
该研究通过电荷可调激子共振实验，发现高介电常数环境中激子蓝移超30 meV，表明静态介电屏蔽近似失效，动态屏蔽模型揭示自能由高频响应主导，为调控多体效应提供新途径。
2024-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron screening and excitonic condensation in double-layer graphene systems
我们从理论上研究了两个石墨烯单层的绝缘体，其中层中的电子和空穴是由外部栅极引起的系统中激子凝聚的可能性。与最近的研究相比，我们考虑了层间库仑相互作用的屏蔽层中的载流子，这大大改变了结果。由于系统中大量的电子物种（两个自旋投影、两个谷和两个层）以及石墨烯中背散射的抑制，屏蔽库仑相互作用的最大可能强度似乎相当小，使得弱耦合处理适用。我们计算了一个干净的系统的平均场转变温度，并证明其最高可能值$T_c^\text{max}\sim 10^{-7}ε_F\lesssim 1 \text{mK}$是非常小的（$ε_F$是费米能量）。此外，任何具有散射时间$τ\lesssim \hbar /T_c^\text{max}$的足够短的无序都会完全抑制凝聚。我们的研究结果使得激子凝聚在上述设置不可能，即使在非常低的温度下的实验观察。
2008-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermoelectric Transport Coefficients in Mono-layer MoS2 and WSe2 Role of Substrate, Interface Phonons, Plasmon, and Dynamic Screening
采用Rode迭代法求解Boltzmann输运方程和耦合的电流、热流方程，计算了两种新近出现的过渡金属二硫属化物（TMD）MoS2和WSe2的热电输运系数.考虑了局域施主杂质的散射、声学形变势、纵向光学（LO）声子和衬底诱导的远程声子模。研究了TMD等离子体激元与远声子模的杂化。研究了在电介质环境中TMD在线性极化响应下的动态屏蔽，计算了屏蔽后的电声子耦合矩阵元。解释了屏蔽效应和基片诱导的远程声子介导散射对上述材料输运系数的影响。输运系数得到三种不同类型的基板SiO2，Al2O3和HfO2的温度和掺杂密度的变化范围。热电性能的兴趣，包括塞贝克系数，珀耳帖系数，和电子热导率进行了计算。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Eliashberg theory for dynamical screening in bilayer exciton condensation
本文通过线性化 Eliashberg 方程研究动态屏蔽对双层激子凝聚转变温度的影响，发现 $T_c$ 有限且随层间距指数衰减，并证明零温下系统始终为激子凝聚体。
2024-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Modulation of trion and exciton formation in monolayer WS2 by dielectric and substrate engineering
过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜的光致发光（PL）受到电介质环境的强烈影响。存在于衬底中的缺陷态诱导TMD单层中的不可控掺杂，从而修改PL光谱。人们已经做出了巨大的努力来调整和克服PL光谱中不可避免的扣除缺陷的影响，但仍然缺乏正确的理解和方便的方法。在这里，我们系统地研究了表面缺陷的影响，逐渐增加WS2单层和衬底之间的分离。因此，我们可以精确地调制激子和激子的贡献在发光光谱的WS2。对介电工程和图案化衬底的激发功率依赖性测量帮助我们阐明单层WS2中PL调制的机制。我们还研究了衬底缺陷所携带的电荷的性质对PL谱的影响。这些结果开辟了一条新的途径，以调制和获得所需的发光光谱的TMD的工程基板。我们的研究结果将有助于激子互连，谷电子，和单光子器件的制造。
2022-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anisotropic two-dimensional screening at the surface of black phosphorus
在降低的维度中的屏蔽对范德华半导体中的电子性质具有强烈的影响，影响准粒子带隙和激子结合能。这些材料中的屏蔽通常被各向同性地处理，然而黑磷在其有效质量、载流子迁移率、激子波函数和等离子体色散中表现出面内电子各向异性。在这里，我们使用黑磷表面上的单个钾原子的吸附在很宽的范围内改变近表面掺杂，同时通过吸附原子的排序探测介电屏蔽。使用扫描隧道显微镜，我们可视化的作用，强烈的各向异性筛选，导致形成具有明确的方向和间距的钾链。我们量化的平均相互作用势利用统计方法，并发现屏蔽的维度和各向异性是一致的带弯曲引起的限制电位附近的表面的存在。我们证实了所观察到的行为与电子结构的角度分辨光电子能谱的覆盖率相关的研究。
2019-07-01 cond-mat.mes-hall
First-principles study of luminescence in hexagonal boron nitride single layer: exciton-phonon coupling and the role of substrate
面元氮化硼（hBN）是一种宽带隙材料，具有强激子光发射和激子-声子耦合。最近合成的单层形式（m-hBN）上进行的发光实验呈现彼此不同的发射光谱，其中一些表明声子辅助和直接发射通道之间的共存。受这些结果的启发，我们使用一种新的\textit{ab initio}方法研究了（m-hBN）的光学响应，该方法考虑了原子振动对发光光谱的影响。我们构造了动态激子-声子自能，然后用它来微扰校正光学响应函数，并以体相hBN为基准测试这种方法。在我们的方法中，我们能够估计由声子辅助跃迁引起的直接峰的重正化，这使我们能够准确地描述两个过程都存在的光谱。我们发现m-hBN的发射信号强烈依赖于其与基底的相互作用，这将其性质从直接材料改变为间接材料，并改变了电子感受到的屏蔽。我们将m-hBN发射信号归因于明亮的直接激子，并考虑声子副本出现的可能性。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density Enhanced Diffusion of Dipolar Excitons within a One-Dimensional Channel
我们实验研究了偶极激子在二维和一维耦合量子阱中的横向扩散。在2D中，激子膨胀服从非线性时间动力学，由于在高激子密度的排斥偶极压力，根据最近的报道。相比之下，所观察到的1D膨胀行为线性的时间，即使在高激子密度。相应的一维扩散系数远远超过二维扩散系数，并与激子密度呈线性关系。我们将这一发现归因于偶极激子对量子阱无序的屏蔽作用。
2009-01-30 cond-mat.mes-hall
New Mechanism for Strongly Bound Excitons in Gapless Two-Dimensional Structures
常识认为，束缚激子不能在高维（d>1）金属结构中形成，因为它们具有压倒性的屏蔽和不可避免的与附近连续带的共振。引人注目的是，我们在这里说明，这种普遍的假设是不完全正确的。一个被忽视的关键因素是阻碍共振形成的可行的退相干。作为这种一般机制的一个例子，我们专注于实验相关的材料和预测束缚激子在扭曲的双层石墨烯，这是一个二维的无隙结构，表现出金属屏蔽。第一性原理模拟计算的结合能是惊人的大。低能有效模型表明，这些束缚态是由两个子带共振激子之间独特的破坏性相干产生的。特别是，这种破坏性的相干效应对屏蔽和维度不敏感，因此可以作为在各种金属结构中产生束缚激子的一般机制而存在，为基于金属结构的激子应用打开了大门。
2014-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitation intensity dependence of photoluminescence spectra of SiGe quantum dots grown on prepatterned Si substrates: Evidence for biexcitonic transition
研究了Si（001）衬底上横向二维有序SiGe量子点的光致发光（PL）谱随泵浦强度的变化关系。的PL的结果从重组的SiGe量子点和电子本地化由于应变场在周围的Si矩阵本地化的空穴。光谱的分析揭示了几个不同的频带，归因于激子基态和激发激子态的声子辅助复合和非声子复合，它们都表现出PL强度的线性I依赖性。当I> 3 W/cm ^2时，PL谱中出现了由双激子跃迁引起的、与I近似成二次方关系的额外带。这些新出现的PL贡献将SiGe量子点的复合非声子PL带转移到更高的能量。实验得到的非声子跃迁能量与用包络函数近似和组态相互作用方法计算的激子和双激子能量吻合得很好。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall
Excitons in anisotropic 2D semiconducting crystals
用数值方法研究了二维各向异性晶体的激子行为。我们采用屏蔽电位产生由于系统的极化率来解决中心电位的问题，使用Numerov方法。的激子能量的相互作用强度和质量各向异性的依赖关系被证明。我们使用我们的结果，以获得激子结合能磷烯作为基板的介电常数的函数。
2014-07-03 cond-mat.mes-hall
