Air-stable lithiation engineering of $\mathrm{MoS}_{2}$ for direct-bandgap multilayers
本研究通过新开发的Li-ion平台实现探针诱导的空气稳定Li插层，将多层$\mathrm{MoS}_{2}$转化为多个单层堆叠，使其表现出直接带隙和强光致发光，光致发光增强26倍。
2025-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Compositional dependence of the direct and indirect band gaps in $\text{Ge}_{1-y}\text{Sn}_{y}$ alloys from room temperature photoluminescence
在$\text{Ge}_{1-y}\text{Sn}_{y}$的最低的直接和间接的带隙的组成依赖性已被确定从室温光致发光测量。这种技术是特别有吸引力的两个过渡的比较，因为在光谱中的不同功能可以与直接和间接的差距。然而，需要对这些室温光谱进行详细建模，以高精度地提取带隙值，所述高精度是确定合金变为直接带隙半导体时的Sn浓度$y_{c}$所需的。对于直接间隙，这是使用微观模型，允许直接间隙能量的测定与毫电子伏的精度。对于间接能隙，目前的理论模型不足以描述具有紧密的间接和直接跃迁的系统的发射性质。因此，一个特设的程序是用来提取间接的间隙能量的数据。对于$y$ < 0.1，由$ΔE_{0} = -(3.57 \pm 0.06)y$（以eV为单位）给出所得到的直接带隙组成依赖性。对于间接能隙，相应的表达式为$ΔE_{\text{ind}} = -(1.64\pm 0.10)y$（单位：eV）。如果使用组成的二次函数来表示整个组成范围$0 \leq y \leq 1$上的两个跃迁能，则发现二次（弯曲）系数为$b_{0} = 2.46 \pm 0.06$ eV（对于$E_{0}$）和$b_{\text{ind}} = 0.99 \pm 0.11$ eV（对于$E_{\text{ind}}$）。这些结果意味着交叉浓度$y_{c} = 0.073_{-0.006}^{+0.007}$，远低于基于虚晶…
2014-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxy of GaN/AlGaN quantum wells on bulk GaN substrate in the step-flow or step meandering regime: influence on indirect exciton diffusion
本文在块体 GaN 衬底上通过分子束外延生长 GaN/AlxGa1-xN 量子阱，通过优化生长温度等条件最小化光致发光峰展宽，利用微光致发光装置测量间接激子扩散，提取扩散常数并确定了研究间接激子液体量子集体效应的最佳生长条件。
2023-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetocaloric effect driven by indirect exchange in magnetic multilayers
磁性多层膜中的间接交换耦合，也称为Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用，已知在控制磁化的层间排列方面非常有效。这种耦合通常在多层制造阶段固定，并且不允许器件应用所需的非原位控制。除了取向控制之外，还非常期望控制层内磁化的大小，理想地通过切换相关的RKKY耦合来接通/关断层内磁化。在这里，我们展示了一种磁性多层材料，结合热-以及场控制的RKKY交换，集中在一个稀释的铁磁合金层，并驱动它，虽然它的居里转变。薄铁磁体的这种开/关磁化切换在低场扫描内可重复且完全再现地进行，导致巨磁热效应，在~10 mT的外场下估计等温熵变为-10 mJ/K cm ^3，这大大超过了绝热退磁制冷系统中使用的最佳稀土基材料的性能。
2018-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties and dynamics of direct and spatially and momentum indirect excitons in AlGaAs/AlAs quantum wells
本研究通过光致发光实验揭示了AlGaAs/AlAs量子阱中直接与间接激子的光学跃迁及载流子动力学，为新型电子和光子器件提供可调平台。
2024-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Densely packed skyrmions stabilized at zero magnetic field by indirect exchange coupling in multilayers
本文提出通过精细调节多层膜参数并利用与强垂直各向异性均匀偏置磁层的层间电子耦合，在室温零场下实现密度可调、直径小于60 nm的密排斯格明子相。
2022-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence of freestanding single- and few-layer MoS2
我们提出了一个光致发光研究的独立和Si/SiO2支持的单层和几层二硫化钼。单层激子峰（A）仅在独立的MoS 2中观察到。支撑的单层MoS 2的光致发光反而源自A-（三电子）峰，因为MoS 2是从衬底n型掺杂的。在双层MoS 2中，与衬底的范德华相互作用使间接带隙能量降低高达~ 80 meV。此外，悬浮态MoS 2的光致发光光谱会受到干涉效应的影响。
2014-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Direct vs. indirect optical recombination in Ge films grown on Si substrates
Si上Ge薄膜的光发射光谱与体Ge薄膜的光发射光谱有明显的不同。而体锗发射主要是由材料的间接带隙，从锗薄膜的光致发光信号主要是与它的直接带隙。使用一类新的Ge-on-Si薄膜生长的最近推出的CVD方法，我们研究了直接和间接的光致发光从本征和掺杂样品，我们得出结论，这种差异的起源是缺乏自吸收的Ge薄膜结合的导带中的准平衡条件的偏差。后者证实了一个简单的模型表明，从准平衡的偏差是由短得多的复合寿命的薄膜相对于体锗。
2011-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
An investigation on electronic and magnetic properties of Cr substituted MoS$_2$ monolayer and multilayers-Hybrid functional calculations
本文利用DFT、DFT+U和HSE06杂化泛函计算，研究了Cr掺杂MoS$_2$单层与多层的电子和磁学性质，发现Cr掺杂使带隙变为间接且未诱导出磁性。
2024-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence Quenching in Single-layer MoS2 via Oxygen Plasma Treatment
通过氧等离子体处理产生的缺陷，我们证明了单层二硫化钼的光学性质的变化。我们发现，随着等离子体暴露时间的增加，光致发光（PL）从非常高的强度发展到完全淬灭，伴随着逐渐减少和扩大的MoS 2拉曼模式，指示氧轰击后的MoS 2晶格的畸变。X-射线光电子能谱学研究表明Mo 6+峰的出现，表明MoO 3无序区在MoS 2薄片中的创建。最后，使用能带结构计算，我们表明，暴露于氧等离子体后，MoO 3无序域的创建导致在单层二硫化钼，这解释了所观察到的PL淬灭的直接到间接的带隙转变。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent photoluminescence in Ge: experiment and theory
我们报告了在12 K温度下对高质量Ge样品的光致发光研究$\leq$ T $\leq$ 295 K，光谱范围涵盖间接能隙的声子辅助发射（在布里渊区的L点处的最低导带和$Γ$点处的价带顶部之间），以及直接带隙发射（从导带在$Γ$点的局部最小值）。光谱显示出丰富的结构，具有作为T的函数的快速变化的线形。一个理论来解释实验结果使用解析表达式的贡献LA，TO，LO和TA声子。精确地在$Γ$和L点处的状态耦合对于后两种声子模式是被对称性禁止的，但是对于附近的状态是允许的，并且可以使用波矢相关的变形势来解释。预测和观察到的光致发光线形之间获得了很好的协议。的预测信号的分解在不同的声子的贡献意味着，近室温的间接光吸收和发射主要由禁止的过程，和允许的过程的变形潜力小于先前假设的。
2020-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted photoluminescence of bilayer MoS$_2$ from first principles
Wayne State University（韦恩州立大学）
本研究通过第一性原理方法，探讨双层二硫化钼中声子辅助光致发光的机制，揭示了声子对光致发光的影响及应变对其的影响。
2025-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding model and direct-gap/indirect-gap transition in single-layer and multi-layer MoS$_2$
在本文中，我们提出了一个范例紧束缚模型的单层以及多层半导体MoS $_2$和类似的过渡金属二硫属化物。我们表明，多层系统的电子性质可以复制的单层跳跃项的紧束缚建模，通过简单地添加适当的层间跳跃统治的硫属元素化物原子。我们表明，这种紧束缚模型允许以自然的方式理解和控制单层系统中的直接带隙能带结构到多层化合物中的间接带隙之间的转变，即动量/轨道选择性相关价和导带的层间分裂。该模型也代表了一个合适的操场，以分析的方式调查应变和有限尺寸的影响。
2013-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Angular Emission Properties of Strained Transition-Metal Dichalcogenides
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）
研究发现应变对过渡金属二硫化物的光致发光能量和强度有影响，通过实验和模拟验证了光致发光强度与基底曲率的关系，强调了选择合适基底对柔性器件的重要性。
2025-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Low-temperature photocarrier dynamics in monolayer MoS2
MoS $_2$的能带结构强烈地依赖于层数，并且最近已经观察到对于单层MoS $_2$，从间接带隙半导体到直接带隙半导体的转变。因此，即使在室温下，单层MoS $_2$也成为光致发光的有效发射体。在这里，我们报告的扫描拉曼光谱和温度依赖性，以及时间分辨的光致发光测量单层MoS $_2$薄片剥离制备。我们观察到两个不同的光致发光峰的出现在低温下。在低温下的光生载流子复合发生在几皮秒的时间尺度上，但随着温度的升高，观察到具有较长寿命的组分的双指数光致发光衰减。
2011-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Entropy Engineering-Regulated Electron-Phonon Coupling for Highly Efficient Photoluminescence in Se-doped WS2
针对单层过渡金属硫族化物量子产率受限的问题，提出通过精确Se掺杂或范德华邻近效应引入定制熵的“熵工程”策略，调控电子-声子耦合以激活暗激子高效发光，使WS2光致发光强度提升一个数量级。
2025-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Indirect Excitons and Many-body Interactions in InGaAs Double Quantum Wells
本文利用多维相干光谱研究非对称InGaAs双量子阱中直接与间接激子的耦合，揭示多体效应、退相机制及连续态的能量依赖作用。
2025-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence dynamics in few-layer InSe
我们研究了封装在hBN中的InSe薄片的光学性质。更具体地说，我们调查的光致发光（PL）的发射和它的依赖于样品的厚度和温度。通过对PL谱线形状的分析，讨论了激子和电子空穴贡献的相对权重。此后，我们研究PL动力学。在低温下，两种贡献是可区分的：直接带隙电子空穴和缺陷辅助复合。这两个复合过程的寿命分别为$τ_1 \sim 8\;$ ns和$τ_2 \sim 100\;$ ns。直接带隙和缺陷辅助贡献的相对权重显示出由于直接到间接带隙交叉的强烈层依赖性。电子空穴PL寿命是有限的人口转移到较低的能量状态，并没有观察到依赖于层数。对于较薄的样品，缺陷辅助复合的寿命变得更长。最后，我们表明，PL寿命在高温下降低的结果，更有效的非辐射重组。
2020-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of high electron mobility and high photoluminescence quantum yield nanoscrolled monolayer MoS2
本文通过有机溶剂辅助的简便方法制备一维纳米卷曲单层MoS2，其兼具单层电子特性与弱层间耦合，实现了增强的光致发光和高达2400 cm²V⁻¹s⁻¹的迁移率。
2024-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Controlling of exciton condensate by external fields and phonon laser
提出了利用面内磁场和法向电场观测和控制耦合量子阱中空间和动量-空间间接激子系统中玻色-爱因斯坦凝聚的新方法。场用于激子色散工程。当存在面内磁场时，空间间接激子的基态在动量空间中也变为间接激子。电场大小的操纵用于调谐到冷凝物中的“暗”长寿命空间和动量-空间间接激子到辐射区中的空间和动量-空间直接激子的跃迁的共振，其中声子产生，并且随后辐射区中的直接激子复合。根据所提出的方案，间接激子在凝聚体中的迁移率在共振时急剧上升。结果，除了增强光谱窄光致发光连接与复合的直接激子在辐射区与特定的角度依赖性，几乎单色和单向的声子束出现。在此基础上考虑了获得“声子激光”辐射的可能性。
2000-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Tensilely Strained Ge Films on Si Substrates Created by Physical Vapor Deposition of Solid Sources
硅兼容有源光子器件的发展是计算机和现代电子工业的一个重要课题。Ge与Si相容，是一种很有前途的发光材料。迄今为止，几乎所有的Ge-on-Si材料都是使用有毒的前体气体生长的。在这里，我们演示了通过物理气相沉积无毒的固体锗源在Si衬底上的Ge膜的创建。结构表征表明，在沉积过程中，在Ge膜中引入了高的拉伸应变。我们将这种拉伸应变的存在归因于Si和Ge之间的热膨胀系数的差异。在这些材料的光致发光光谱中，以~2100 nm为中心的Ge峰是明显的，这可能是单独由直接带隙光致发光引起的，或者是由直接带隙光致发光和间接带隙光致发光的叠加引起的。因此，这些锗硅材料在光发射应用中是有前途的。
2018-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Blue shifting of the A exciton peak in folded monolayer 1H-MoS2
层状过渡金属二硫属化物的大家族被广泛认为构成二维（2D）半导体材料的第二家族，其可用于创建补充基于石墨烯的那些的新颖器件。在许多情况下，这些材料已经显示出从本体中的间接带隙到单层系统中的直接带隙的转变。在这项工作中，我们的实验表明，折叠1H二硫化钼（MoS 2）层的结果在一个乱层堆叠与增强的光致发光量子产率和一个显着的位移到蓝色的90毫电子伏。这与预期的2 H-MoS 2能带结构特性相反，其包括间接带隙和淬灭的光致发光。我们提出了一个理论解释的起源，这种行为的激子屏蔽。
2013-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast charge dynamics and photoluminescence in bilayer MoS2
我们的超快电荷动力学和电子-声子相互作用的双层二硫化钼的相互作用的检查提供了一个微观的基础，了解的特点（两个峰值）在发射光谱。我们证明了当激发电荷的初始积累发生在二维布里渊区的Q点及其附近时，发射主要通过两条途径发生：在K点的直接电荷复合和在布里渊区的K谷处的电子和Γ山处的空穴的间接声子辅助复合。电子-声子相互作用的波矢依赖性的分析跟踪较高的能量峰声子辅助弛豫的激发电子从Q到K谷的导带。因此，我们的研究结果揭示了超快电荷动力学的重要性，在了解光电发射性能的几层过渡金属二硫属化物。这些计算是基于密度矩阵公式中的时间相关的密度泛函理论。
2020-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Highly luminescent a-SiOx<Er>/SiO2/Si multilayer structure
我们已经制作了高发光的样品与铒掺杂的非晶硅次氧化物（a-SiOx<Er>）层的SiO2/Si衬底上。这些层被设计为提供与活性材料具有大的模式重叠并且在1540 nm处具有低品质因数（Q因子）的谐振。此外，该结构在600 - 1200 nm之间的波长范围内具有较高的Q因子谐振。在此范围内，观察到来自a-SiOx缺陷相关的辐射中心的强光发射和来自Er 3+光学跃迁4 I11/2 - 4 I15/2（980 nm）的发射。在800 - 1000 nm之间的波长范围内实现了光致发光（PL）强度的两倍改善。在1400 - 1700 nm之间的波长范围内（Er 3 + 4 I 13/2 - 4 I 15/2跃迁区域）的PL强度增加了四倍。这种后来的更高强度增强显然是由980 nm处的光泵浦、更高的Q因子以及随后在1540 nm处的低Q共振中从4 I 13/2能级的发射引起的。经过优化的温度退火后，进一步获得了5倍的发射增强。PL强度的温度诱导的淬火表明不同的失活能量与不同类型的Er中心，这是或多或少耦合到缺陷，这取决于热处理温度。
2012-05-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Indirect-to-direct band gap crossover of single walled MoS$_2$ nanotubes
利用密度泛函理论研究了单壁二硫化钼纳米管（MoS $_2$ NTs）的电子结构与直径的关系.我们的计算表明，带隙附近的电子结构是敏感的NT直径：扶手椅型MoS $_2$ NT作为间接间隙半导体的直径高达约5.0 nm，而扶手椅型MoS $_2$ NT与较大的直径作为直接间隙半导体的带边位于附近的$k = 2π/3$。这一发现意味着具有大直径的MoS $_2$ NT应表现出与2D单层MoS $_2$片相似的光致发光。这种间接到直接的带隙交叉归因于小直径NT中$Γ$点处的价带峰的上移，这是由其管状结构产生的拉伸应变引起的。
2020-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Multilayer C2N: Effect of Stacking Order and Number of Layers on Bandgap and Its Controlled Electronic Properties by External Electric Field
成功合成了氮化多孔二维结构C2 N（Nat. Commun. 2015，6，1-7）提供了一种具有成本效益的方法来产生具有新的光学和电子特性的其他2D材料。以少层C2 N为模型，我们对层状C2 N的电子性质进行了从头算研究。该系统的带隙随层数的增加而单调减小。在体C2 N处有直接能隙到间接能隙的转变。另外，当在少层C2 N上施加面外电场时，多层C2 N的带隙会随着电场的增大而减小，在适当的电场下，五层C2 N会发生超导-半金属转变，而单层C2 N的带隙在电场下基本不变。C2 N层由于其禁带宽度可调范围大，在纳米电子和光电子器件中具有广阔的应用前景。
2015-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental Observation of Electronic Coupling in GaAs Lateral Quantum Dot Molecules
我们报道了横向耦合GaAs/AlGaAs量子点的制备及其光致发光特性。量子点分子中的耦合通过外部电场来调谐。一个复杂的行为，包括谱线交叉和避免交叉观察到不同的分子。光致发光光谱中的反交叉图案提供了两个附近量子点之间横向耦合的直接证据。简单计算表明，这种耦合是通过电子隧穿来实现的，通过电子隧穿，直接激子态和间接激子态进入共振态。
2007-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Indirect to direct band gap crossover in two-dimensional WS2(1-x)Se2x alloys
在原子级薄的过渡金属二硫属化物半导体中，当厚度下降到一个单层时，存在从间接带隙到直接带隙的交叉，这伴随着光致发光信号的快速增加。在这里，我们表明，对于不同的合金成分的WS 2（1-x）Se 2x的这种趋势可能会受到显着影响的合金含量，我们表明，具有最高的硒比的样品呈现出强烈的降低效果。发现双层WS 2（1-x）Se 2x（x = 0.8）的微发光强度最高，当从单层到双层时，其最大值仅减小2倍。为了更好地理解这一因素，并探讨层依赖的能带结构的WS 2（1-x）Se 2x的演变，我们进行了纳米角分辨光电子能谱研究加上第一性原理计算。我们发现双层WS_2（1-x）Se_（2x）（x = 0.8）的高微发光值是由于直接和间接光跃迁的叠加。WS 2（1-x）Se 2x中这种特殊的高PL强度为光谱可调谐发光器件开辟了道路。
2020-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Uniaxially stressed germanium with fundamental direct band gap
我们证明了交叉从间接到直接带隙的张应变锗的温度依赖的光致发光。该样品是应变微桥，提高了0.16%的双轴应变高达3.6%的单轴拉伸应变。冷却到20 K的桥梁增加的单轴应变高达5.4%的最大值。温度依赖性的光致发光揭示了一个基本的直接带隙的交叉发生在4.0%和4.5%之间。我们的数据是在良好的协议与新的理论计算，预测一个强大的弯曲的带参数与应变。
2015-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Evolution of Electronic Structure in Atomically Thin Sheets of WS2 and WSe2
层状材料剥离层中的几何约束效应导致能量色散随层厚减小而显著演化。最近发现二硫化钼（MoS2）在厚度减小到单个单层时表现出间接到直接的能隙转变。这导致光致发光效率的显著增强，这为材料的光电应用开辟了新的机会。在这里，我们报告差分反射和光致发光（PL）光谱的单层到几层WS2和WSe 2，表明这些材料的能带结构经历类似的间接直接过渡时，减薄到一个单一的单层。单层WS2和WSe2由于激子在直接带边的复合，观察到PL量子产率的强烈增强。与近年来广泛使用的天然MoS2晶体相比，几层WS2和WSe2显示出较强的间接能隙发射和明显的直接能隙热电子发射，表明化学气相传输法合成的晶体具有较高的质量。精细的吸收和发射特性和它们的厚度依赖性表明Se p轨道对d电子能带结构以及WSe 2中的层间耦合的强烈影响。
2012-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Static Rashba Effect by Surface Reconstruction and Photon Recycling in the Dynamic Indirect Gap of APbBr3 (A = Cs, CH3NH3) Single Crystals
最近，卤化物钙钛矿由于Rashba效应而从高效自旋电子学的角度获得了显著的关注。这种效应是在非中心对称环境下强自旋轨道耦合的结果，可以是动态的和/或静态的。然而，由于卤化物钙钛矿通常结晶成中心对称结构，因此存在关于破缺反转对称性的起源的激烈争论。为了澄清这个问题，我们研究了动态和静态的影响，在所有无机CsPbBr 3和有机-无机CH 3 NH3 PbBr 3（MAPbBr 3）钙钛矿单晶采用温度和偏振依赖的光致发光激发光谱。钙钛矿单晶通过间接Rashba间隙中的光子再循环表现出动力学效应，导致光致发光的双峰。但在CsPbBr 3中，这种效应在低温（< 50 K）下消失，伴随着晶体的显著颜色变化，这可能是由于与MAPbBr 3中的极性MA阳离子相比，球形Cs阳离子的热运动相关的反转对称性破缺的自由度较低。我们还表明，静态Rashba效应只发生在MAPbBr 3低于90 K，由于表面重建通过MA-阳离子排序，这可能跨越几层从晶体表面延伸到内部。我们进一步证明，这种静态Rashba效应可以完全抑制后，表面处理与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）涂层。我们相信，我们的研究结果提供了一个合理的Rashba效应卤化物钙钛矿。
2020-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Indirect-to-direct band-gap crossover in few-layer MoTe$_2$
利用低温微反射（MR）和变温光致发光（PL）测量方法研究了少层MoTe $_2$晶体的带隙结构演化。测量结果的分析表明，在与其他半导体过渡金属dichalchogenides（TMD）的完全类似，主要的PL发射峰源于直接跃迁相关的激子和trions的重组。然而，当我们跟踪PL强度随层厚度变化的演化时，我们观察到MoTe $_2$的行为与之前研究的其他半导体TMD不同。具体地，激子PL产率（积分PL强度）对于单层和双层是相同的，并且对于三层它开始降低。这种行为的定量分析和我们所有的实验观察是完全一致的，单层和双层MoTe $_2$是直接带隙半导体，四层MoTe $_2$是间接带隙半导体，三层具有几乎相同的直接和间接带隙。其中仅单层被发现是直接带隙半导体，较厚的层具有比直接带隙小几百meV的间接带隙。我们讨论了我们的研究结果的基本利益和未来可能的设备应用的实验的相关性。
2015-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin dynamics and magnetic-field-induced polarization of excitons in ultrathin GaAs/AlAs quantum wells with indirect band gap and type-II band alignment
本文从实验和理论两方面研究了具有间接带隙和II型带排列的两单层GaAs/AlAs量子阱中激子自旋动力学。研究了磁场诱导的光致发光圆极化$P_c$随磁场强度、磁场方向以及样品温度的变化。所观察到的非单调行为，这些功能提供了由明亮和黑暗的激子状态的相互作用，有助于发射。为了解释实验，我们已经开发了一个动力学主方程模型，该模型解释了激子四重态中的自旋态的动态，辐射和非辐射复合过程，以及这些状态之间激子的重新分配作为自旋弛豫的结果。该模型提供了定量的协议与实验，并允许我们评估，所研究的结构，重空穴$g$因子，$g_{hh}=+3.5$，和自旋弛豫时间的电子，$τ_{se} = 33~μ$ s，和孔，$τ_{sh} = 3~μ$ s，约束在激子。
2017-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong interlayer coupling in van der Waals heterostructures built from single-layer chalcogenides
半导体异质结构是许多重要器件应用的基础平台，例如激光器、发光二极管、太阳能电池和高电子迁移率晶体管。类似于传统的异质结构，层状过渡金属二硫属化物（TMDC）异质结构可以通过将各个单层组装成功能性多层结构来设计和构建，但原则上具有原子级尖锐界面，没有原子的相互扩散，数字控制的层状组分并且没有晶格参数约束。尽管如此，这种新型的范德华（vdW）半导体异质结构的光电行为是未知的单层限制。具体来说，实验上尚不清楚这种异质双层中的光学跃迁是空间直接的还是间接的。在这里，我们研究人工半导体异质结构从单层WSe2和MoS2构建块。我们观察到的光致发光峰和最低的吸收峰，这是一致的II型带对齐空间直接吸收，但空间间接发射之间的大斯托克斯位移约100毫电子伏。值得注意的是，这种空间间接跃迁的光致发光强度很强，表明载流子的层间耦合很强。异质界面处的耦合可以通过将六方BN（h-BN）介电层插入到vdW带隙中来容易地调谐。因此，这种层间耦合的一般性质提供了带工程中的新的自由度，并且预期产生具有定制复合层的可调光电性质的新的半导体异质结构族。
2014-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High electrical conduction of Sb square net in anti-ThCr$_2$Si$_2$ type La$_2$O$_2$Sb thin film grown by multilayer solid-phase epitaxy
迄今为止，具有Sb方形网的反ThCr $_2$ Si $_2$型$RE_2$ O $_2$ Sb（$RE$ =稀土）显示出绝缘导电性。本文首次报道了采用多层固相外延法合成La $_2$ O $_2$ Sb外延薄膜。从X射线光电子能谱测量中估计Sb的价态约为-2，并且观察到0.17eV的间接带隙。La $_2$ O $_2$ Sb外延薄膜显示出作为窄禁带半导体的出乎意料的高导电性，其在室温下的电阻率比La $_2$ O $_2$ Sb块状多晶的电阻率低约一万倍，这归因于可能由于抑制Sb二聚而增加的载流子迁移率。
2021-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Electroluminescence from indirect band gap semiconductor ReS$_2$
最近有人声称过渡金属二硫属化物（TMD）ReS $_2$的块状晶体是直接带隙半导体，这将使该材料在所有TMD中成为用于实现高效光电器件的理想候选者。然而，情况还不清楚，因为最近已经检测到这种材料的光致发光光谱中的间接跃迁，其能量小于假定的直接能隙。为了解决这个问题，我们利用离子液体门控场效应晶体管（FET）的属性，调查散装ReS $_2$的间隙结构。使用这些设备，其高品质是由1，100 cm $^2$ /Vs在4K的创纪录的高电子FET迁移率证明，我们可以诱导空穴传输在材料的表面，并定量确定存在于材料中的最小带隙，而不管其直接或间接的性质。的带隙的值被发现是1.41 eV，小于1.5 eV的直接光学跃迁，但在良好的协议与间接光学跃迁的能量，提供了一个独立的确认散装ReS $_2$是一个间接带隙半导体。然而，与更普遍研究的半导体TMD的情况相反（例如，MoS $_2$、WS $_2$等）在它们体形式中，我们还发现在体晶体上制造的ReS $_2$ FET在双极注入状态下驱动时确实表现出电致发光，这可能是因为直接和间接带隙之间的差仅为100 meV。我们的结论是，ReS $_2$确实值得更深入的调查有关可能的光电应用。
2016-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking and band structure of van der Waals bonded graphane multilayers
我们使用密度泛函理论和范德华密度泛函（vdw DF）方法来确定双层和散装石墨烷的结合分离，并研究电子能带结构的变化，所产生的多层形成。计算的结合分离（质心平面之间的距离）和结合能在双层（本体）中为4.5-5.0 MeV（4.5-4.8 MeV）和75-102 MeV/cell（93-127 MeV/cell），这取决于vdW-DF版本的选择。我们得到了相应的能带图使用普通的广义梯度近似计算的几何形状指定我们的vdW-DF结果，从而探测vdW力对电子行为的间接影响。我们发现显着的带隙修改高达-1.2 eV（+4.0 eV）的布里渊区的各个区域，产生的双层（散装）的形成。
2011-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Relativistic origin of slow electron-hole recombination in hybrid halide perovskite solar cells
混合钙钛矿CH 3 NH3 PbI 3（CH 3）具有长的少数载流子寿命和扩散长度。我们表明，慢复合起源于自旋分裂间接间隙。大的内部电场作用于自旋轨道耦合能带极值，将能带边缘移动到不等效的波矢，使得基本带隙间接。从描述的准粒子自洽GW（QSGW）近似下的光致发光，碲化镉和砷化镓，我们预测载流子寿命作为光强度和温度的函数。在工作条件下，我们发现在辐射复合的直接间隙行为相比，减少了350多的一个因素。间接间隙保留，动态无序。
2016-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Origin of indirect optical transitions in few-layer MoS2, WS2 and WSe2
已经确定的是，单层MX2（M=Mo，W和X=S，Se）是直接带隙半导体，其带边与其间接带隙多层对应物相比在K点处重合。在少层MX2中，沿Γ-K线有两个能量相近的谷。有很少的了解，这两个山谷形成的导带最低（CBM）在这个厚度制度。我们研究了导带谷结构的少层MX 2通过检查的温度依赖性位移的间接激子光致发光。晶格的高度各向异性热膨胀和相应的能带结构的演化导致涉及K和Λ（沿Γ-K的中点）谷的间接跃迁的明显峰位移。我们确定的间接排放的起源，并同时确定这些山谷的相对能量。我们的研究结果表明，这两个山谷竞争的能量在少层WSe 2。
2013-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Strong substrate strain effects in multilayered WS2 revealed by high-pressure optical measurements
二维材料的光学性质可以通过形变基底产生的应变来有效地调节。本文采用基于密度泛函理论和有效Bethe-Salpeter方程的第一性原理计算结合高压光学测量方法，研究了应变和介电环境对多层过渡金属二硫属化物电子能带结构和光学性质的影响.我们的研究结果表明，WS 2保持完全粘附到基板上至少高达-0.6%的面内压缩应变的广泛的基板材料。我们提供了一个有用的模型来描述应变对光学带隙能量的影响。相应的实验确定的WS 2单层的面外和面内应力计因子分别为-8和24 meV/GPa。异常大的面内规范因子确认过渡金属二硫属化物作为非常有前途的候选人灵活的功能。最后，我们讨论了压力演化的光学跃迁密切说谎的A激子体WS 2以及直接到间接的单层压缩时的过渡。
2022-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wannier based analysis of the direct-indirect bandgap transition by stacking MoS$_2$ layers
Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Osaka University（大阪大学）
研究通过第一性原理计算与Wannier模型结合，揭示MoS₂层堆叠中带隙性质转变的微观机制，发现需考虑层间p_z-p_x和p_z-p_y耦合以实现准确描述。
2026-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layer-by-layer connection for large area single crystal boron nitride multilayer films
针对厚单晶BN薄膜难规模化生长的问题，本研究在不同化学计量相的面心立方Fe-Ni（111）合金上通过化学气相沉积制备大面积多层单晶BN膜，揭示了逐层“先接触先连接”的拼接机制，证实其为Bernal和菱方堆叠相。
2024-04-13 cond-mat.mtrl-sci
From semiconductor to metal: A reversible tuning of electronic properties of mono to multilayered SnS$_\mathrm{2}$ under applied strain
通过施加应变来控制2D材料的电子特性的变化已经成为设计用于定制应用的材料的有前途的方式。使用第一性原理密度泛函理论计算，我们表明，虽然电子结构和间接带隙的SnS $_\mathrm{2}$不改变显着的层数，它们可以通过施加双向拉伸（BT），双向压缩（BC），和正常的压缩（NC）应变可逆地调整。单层到多层SnS $_\mathrm{2}$在BT、BC和NC应变下分别在0.17、$-$ 0.26和$-$ 0.24的应变值下表现出可逆的半导体到金属转变（S-M）。由于较弱的层间耦合，在NC应变下SnS $_\text{2}$中实现S-M转变所需的临界应变值远高于MoS $_\mathrm{2}$。BT、BC和NC菌株的S-M转变分别由S- $p_z$和Sn-$s$、$p_x$ / $p_y$和Sn-$s$以及S- $p_z$和Sn- $s$轨道之间的相互作用引起。
2015-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Robustness of momentum-indirect interlayer excitons in MoS2/WSe2 heterostructure against charge carrier doping
本研究发现MoS2/WSe2异质结构中的Q-Gamma动量间接层间激子对电子掺杂具有鲁棒性，Cs掺杂引发电荷转移但仅产生10 meV微小能量偏移，使其在室温高载流子密度发光器件中具应用潜力。
2023-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved optical absorption spectroscopy of single- and few-layer MoS2 by hyperspectral imaging
空间解析原子级薄材料的光学性质的可能性特别有吸引力，因为它们可以通过减小它们的厚度、改变掺杂水平或施加机械变形来在微米和纳米级进行调制。因此，具有高空间分辨率的光谱技术是必要的，以获得更深入的了解二维材料的性质。在这里，我们研究的光学吸收的单层和少层二硫化钼（MoS2）的光谱范围从1.24 eV至3.22 eV（385 nm至1000 nm）通过开发一种高光谱成像技术，允许一个探测的光学性能与衍射有限的空间分辨率。我们发现高光谱成像非常适合于研究间接带隙半导体，不像光致发光，只提供高发光产率的直接间隙半导体。此外，这项工作打开了大门，研究其他二维系统的光学特性的空间变化，包括非半导体材料，扫描光致发光不能采用。
2015-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of the transition from indirect to direct bandgap in atomically thin epitaxial MoSe2
受限几何中的量子系统是新物理现象的宿主。例子包括半导体中的量子霍尔系统和石墨烯中的狄拉克电子。在这样的系统的兴趣也加强了最近发现的光致发光量子效率的大的增强和潜在的路线valleytronics在原子级薄层的过渡金属二硫属化物，MX 2（M = Mo，W; X = S，Se，Te），这是密切相关的间接到直接的带隙过渡的单层。在这里，我们报告的第一个直接观察到的过渡，从间接到直接带隙的单层样品，通过使用角分辨光电子能谱高品质的薄膜的MoSe 2与可变厚度，生长的分子束外延。实验测得的能带结构表明，单层MoSe 2的直接带隙的趋势更强，以及更大的间隙尺寸，比理论预测。此外，我们发现一个显着的自旋分裂180毫电子伏的价带最大值的单层MoSe 2膜可以扩展其可能的应用自旋电子器件。
2014-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct, indirect, and self-trapped excitons in Cs$_2$AgBiBr$_6$
本研究采用TD-DFT结合非经验杂化泛函探究Cs$_2$AgBiBr$_6$的各类激子，修正了此前带隙低估问题，指认了光致发光信号来源，揭示了其激子竞争的复杂态势。
2024-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Treatment-Induced Indirect-to-Direct Bandgap Transition in MoS2: Impact on Optical Properties
本文通过光致发光光谱和密度泛函理论模拟，系统研究了 DCE 化学处理对 MoS2 的层数与时间依赖性光学效应，发现其可选择性抑制间接带隙跃迁，实现间接到直接带隙转变，为二维光电子器件设计提供新思路。
2025-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Features of Surface Structuring of Direct and Indirect Band Gap Semiconductors by Femtosecond Laser
本文系统研究了飞秒激光对直接带隙、间接带隙及带隙转变半导体表面结构化的影响，分析了低/高空间频率LIPSS等形貌特征，并从电磁方法和物质重组角度探讨其形成机制。
2025-08-22 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.optics
Pressure induced emission enhancement and bandgap narrowing: experimental investigations and first principles theoretical simulations on a model halide perovskite
我们报告了无铅卤化物钙钛矿$Cs_3Sb_2Br_9$的高压光致发光，拉曼散射和X射线衍射测量。在大约3 GPa时，电子跃迁通过线宽的宽的最小值、$E_g$、$A_{1g}$拉曼模式的强度的最大值以及三角晶格的$c/a$比率的不寻常变化而显现。大的可压缩性和观察到的拉曼异常表明具有强的电子-声子耦合的软材料。在光致发光测量中观察到的带隙以下宽带发射表明自陷激子的复合。由于电子景观的变化，光致发光峰的初始蓝移在约3GPa处增强到红移。在8 GPa下还观察到一级三角晶向单斜晶的结构转变。第一性原理密度泛函理论（DFT）计算表明，由于价带费米能级附近的$Sb-5s$和$Br-4p$轨道杂化的变化，电子跃迁与直接到间接的带隙跃迁有关.实验观察到的拉曼模式被分配到它们的对称性使用密度泛函微扰理论。此外，DFT计算结果表明，在0-8 GPa的压力范围内，禁带宽度减小了27.5%.
2021-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Electron spin relaxation in X-valley of indirect bandgap AlxGa1-xAs: A new horizon for the realization of next generation spin-photonic devices
利用GaAs/AlGaAs量子阱（QW）系统，通过偏振分辨光致发光激发谱研究了间接带隙Al_（0.63）Ga_（0.37）As外延层卫星X谷区的电子自旋弛豫.通过求解速率方程，计算了AlxGa 1-xAs各谷区的稳态电子分布，并推导了相邻量子阱光致发光圆偏振度的表达式.将实验结果与解析表达式相结合，确定了10 K时X谷电子自旋弛豫时间（τ S^X）为2.7 ± 0.1 ps。为了验证该方法的有效性，基于密度泛函理论，在投影缀加波方法的框架下进行了理论计算，与实验结果吻合较好.在10-80 K范围内研究了τ_S^X的温度依赖性，并考虑了间接带隙AlGaAs势垒层X谷内载流子的谷内散射。应变引起的能带结构的改变提高了X谷的简并度，而在50 K以上，X谷的简并度对电子自旋弛豫起主导作用。此外，间接带隙AlGaAs层中的热电子的DCP谱被发现是显着不同的直接带隙AlGaAs相比。它被理解为线性k依赖的Dresselhaus自旋分裂和更快的能量弛豫过程中的X谷的结果。这项工作的发现可以为实现下一代对焦耳热不太敏感的自旋光子器件提供新的视野。
2021-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Indirect to direct gap crossover in two-dimensional InSe revealed by ARPES
III-VI后过渡金属硫属化物的原子薄膜（InSe和GaSe）形成一类有趣的二维半导体，其特征在于它们的带隙作为晶体中的层数的函数的强烈变化[1-4]，并且特别是对于InSe，早期预测的与体中的直接带隙的交叉[5，6]到弱间接带隙在单层和双层[7-11]。在这里，我们应用角度分辨光电子能谱与亚微米空间分辨率（$μ$ ARPES）可视化层依赖的价带结构的机械剥离晶体的InSe。我们发现，对于1层和2层InSe的价带顶远离$\mathbfΓ$ -点，形成一个间接的间隙，与导带边已知的是在$\mathbfΓ$ -点。相比之下，对于六层或更多层，带隙变得直接，与理论预测很好地吻合。高质量的单层和双层样品使我们能够在光致发光光谱中分辨出带边激子（A）和激子（B），激子（B）涉及一对更深的价带中的空穴，在$\mathbfΓ$处简并，分裂与$μ$ ARPES数据和DFT建模的结果一致。由于这两个价带之间的对称性差异，由A-激子发射的光应该主要垂直于二维晶体的平面偏振，我们已经验证了少层InSe晶体。
2019-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Atomically thin MoS2: A new direct-gap semiconductor
本文研究了N = 1，2，...用光谱法研究了6种S-Mo-S单分子膜。通过吸收、光致发光和光电导光谱的表征，我们追踪了量子限制对材料电子结构的影响。随着厚度的减小，间接带隙，这是低于直接间隙的散装材料，向上移动的能量超过0.6 eV。这导致在单个单层的限制下交叉到直接带隙材料。与块状材料不同，MoS 2单层强烈发光。的独立的单层表现出的发光量子效率的增加超过1000倍的散装材料相比。
2010-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of P, As, and Sb heavy doping on band gap narrowing of germanium as light-emitting materials
该n型张应变Ge可用作高效发光材料。为了揭示n型掺杂对Ge电子结构的影响，采用第一性原理计算和能带展开技术计算了P、As和Sb掺杂Ge的电子结构.我们发现，这些n型掺杂可以诱导间接和直接的带隙变窄，这很好地再现实验观察到的光致发光光谱中发生的红移与n型掺杂的Ge。结果表明，间接带隙变窄主要是由杂质态引起的，而直接带隙变窄则是由掺杂原子引起的晶格畸变引起的。此外，我们发现，它可以用E_g^r-E_g^L来解释电压增加所需的通过不同的样品随着掺杂浓度的增加，以达到相同的发光电流密度。
2017-06-13 cond-mat.mtrl-sci
