Variationally optimized orbital approach to trions in two-dimensional materials
本文用变分法研究了二维空间中的三重子，试波函数由二维slater型轨道的线性组合构成。用这种方法可以有效地计算出三电子的能级和波函数，并具有较好的精度。我们首先应用这种方法研究了二维类氢系统中的三电子能级，并在较宽的质量比和屏蔽长度范围内进行了计算。我们发现，基态trion是绑定的整个参数范围内，和一个激发态trion与反对称置换的电子与有限的角动量是绑定大的电子空穴质量比或长屏蔽长度。用本方法计算的基态三电子的结合能与用更复杂但计算量大的方法计算的结合能吻合得很好。然后，我们计算了各种单层过渡金属二硫属化物（TMDC）中的三价态，使用这种方法包括电子空穴交换（EHX）的相互作用。对于TMDC，我们发现EHX的影响可以在确定三离子结合能和稳定的激发态三离子的可能存在显着。
2021-05-04 cond-mat.mes-hall
Theory for Coulomb scattering of trions in 2D materials
我们开发了一个理论描述的库仑相互作用trions（带电激子），定义了掺杂的二维半导体的非线性光学响应。首先，我们制定了微观理论的trion-trion相互作用的基础上，这些粒子的复合性质，并考虑到所有可能的交换过程。接下来，我们用一个高表达性的基组数值计算了三介子的结合能和相应的三体波函数。然后，利用得到的波函数计算了双三子散射的矩阵元，并比较了直接项和交换项的贡献。最后，我们发现，考虑散射的过渡金属二硫属化合物的单分子膜的光学非线性的显着贡献。特别是，这可以导致在掺杂的单层中的吸引相互作用。我们的理论为研究三极极化激元的非线性性质开辟了一条新的途径。
2022-07-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
The strong modulation limit of excitons and trions in moiré materials
弱掺杂的二维材料的光学性质主要由强激子和激子的吸收和发光特性决定。在这篇文章中，我们研究了在强莫尔调制势的限制下，半导体异质双层膜中的莫尔图案对激子和trion态的影响，评论了与半导体量子点中激子和trion的情况相比的相似性和差异性。我们讨论了利用光学特性作为莫尔材料的定量探针的策略，以及利用莫尔材料设计独特的光发射器的前景。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Evidence of trion-libron coupling in chirally adsorbed single molecules
分子中原子核的运动和电子的激发之间的相互作用在生物和人工纳米机器中起着关键作用。在这里，我们提供了一个详细的分析之间的耦合的量子化的Librational模式（librons）和带电的激发态（trions）上的单个酞菁染料吸附在表面上。通过隧道电子诱导的电致发光，我们确定了手性吸附酞菁光谱中μeV能量范围内的libronic级数，这在对称吸附物种的光谱中是不存在的。实验测得的libronic光谱匹配非常好的理论计算libron的本征能量和峰值强度（弗兰克-康登因子），并揭示了一个意想不到的人口减少通道的激发态，可以有效地控制通过调整纳米腔的大小的零libron。我们的研究结果展示了使用μ eV分辨尖端增强光谱通过分子的低能分子模式表征分子动力学的可能性。
2022-03-08 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Coherent population trapping combined with cycling transitions for quantum dot hole spins using triplet trion states
在量子点中，光学自旋旋转和循环跃迁的测量通常是不相容的，这给量子信息应用带来了一个基本问题。在这里，我们表明，对于一个洞自旋这个问题可以解决使用一个trion与一个洞在一个激发轨道，其中强自旋轨道相互作用倾斜的自旋。然后，一个特定的三重态形成一个双$Λ$系统，即使在法拉第磁场中，我们用它来证明快速空穴自旋初始化和相干布居捕获。最低的三振子跃迁仍然强烈地保持自旋，从而将快速光学自旋控制与用于自旋读出的循环跃迁相结合。
2020-12-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Attractive trion-polariton nonlinearity due to Coulomb scattering
本文从理论上研究了准粒子间库仑相互作用引起的二维材料中三振子极化激元的非线性。为了计算相互作用常数，我们通过将三子波函数展开到高斯基中来精确求解三体Wannier方程。利用这些波函数，我们计算了交换过程中的三子-极化激元相互作用能，解决了三子-三子散射的突出问题。我们发现这种非线性是不同散射通道之间竞争的结果。这种抵消效应对波函数重叠敏感，并取决于材料参数。最重要的是，我们的结果表明，三振子极化激元之间的非线性相互作用是有吸引力的，并且比激子极化激元之间的相互作用强五倍。因此，我们的工作描述了该制度的trion极化激元提供的前景有吸引力的流体的光在单层的过渡金属dichalcogenides。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exciton-Trion-Polaritons in Two-Dimensional Materials
本文提出了二维掺杂材料中激子-激子-极化激元的多体理论。激子-三重子-极化激元是涉及激子、三重子和光子的稳健相干混合激发。这些极化激元的特征最近在实验中被发现。在这些极化激元中，两体激子态通过激子-光子相互作用耦合到材料基态，四体激子态通过库仑相互作用耦合到激子态。三电子态不直接光学耦合到材料的基态。这些极化激元的能量-动量色散表现出三个带。利用格林函数计算了不同掺杂浓度下的能带色散和极化激元的组成。极化激元带之间的能量分裂以及极化激元带的光谱权重取决于激子和三重子之间的库仑耦合的强度，而库仑耦合的强度又取决于掺杂密度。激子与束缚态和非束缚态都是库仑耦合的。后者是激子-电子散射态，并且它们的包含对于捕获作为掺杂密度的函数的极化激元带之间的光谱重量转移是必要的。
2020-12-03 cond-mat.mes-hall
On Binding Energy of Trions in Bulk Materials
在有效质量近似下，在势模型的框架下，研究了体材料中带负$T^{-}$和带正$T^{+}$的三离子。在位形空间中利用Faddeev方程计算了三电子在各种半导体中的结合能。$T^{-}$的结合能的计算结果与以前的计算研究是一致的，并与实验测量合理的协议，而$T^{+}$是未结合的所有考虑的情况下。通过比较与动能算符有关的质量极化项和与全同粒子的库仑排斥有关的质量极化项的贡献，分析了三重离子结合能的形成机制。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall
The Structure and Dispersion of Exciton-Trion-Polaritons in Two-Dimensional Materials: Experiments and Theory
trions的性质及其与光的相互作用仍然是一个谜。涉及trions的极化激元的组成和分散提供了对这个难题的见解。在掺杂的二维（2D）材料中，激子和激子不是独立的激发，而是由于库仑相互作用而强耦合的。当掺杂的2D材料中的激子也与光波导内的光强耦合时，所得到的极化激元状态是激子、三电子和光子状态的相干叠加。我们实现这些激子-三振子-极化激元耦合的电子掺杂单层的二维材料MoSe 2的光学模式中的光子晶体波导。我们的理论模型，基于这些极化激元的多体描述，再现测量的极化激元能带色散和拉比分裂具有良好的精度。我们的工作揭示了在二维材料的trion状态的结构，也对它们与光相互作用的间接机制。
2021-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Many-body theory of radiative lifetimes of exciton-trion superposition states in doped two-dimensional materials
掺杂二维（2D）材料的光学吸收和发射光谱表现出尖锐的峰，这些峰通常被识别为纯激子和纯trion（或带电激子），但最近这两个峰被归因于2体激子和4体trion态的叠加，并且对应于掺杂2D材料中的近似能量本征态。在本文中，我们提出了这些激子trion叠加能量本征态的辐射寿命使用多体形式主义，这是适当的多体性质的强耦合激子和trion状态在掺杂的2D材料。然而，这些叠加本征态的激子分量光学耦合到材料基态，并且可以发射光子并衰减到材料基态，只要本征态的动量在光锥之内，三振子分量仅光学耦合到材料的激发态，并且即使当本征态的动量在光锥之外时也可以发射光子。在电子掺杂的2D材料中，当具有光锥外部动量的四体三振子状态辐射复合时，光子以光锥内部的动量发射，多余的动量被留在导带中的电子-空穴对带走。的激子-trion叠加态的辐射寿命，与光锥内的动量，被发现是在几百飞秒到几皮秒的范围内，是掺杂密度的强函数。激子-三介子叠加态的辐射寿命，与光锥外的动量，是在几百皮秒到几纳秒的范围内，并再次强烈依赖于掺杂密度。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Resonantly excited exciton dynamics in two-dimensional MoSe$_2$ monolayers
本文报道了在300 ~ 77 K温度范围内，用三脉冲四波混频（FWM）共振激发和探测的单层MoSe $_2$中激子和三重子密度动力学。一个多指数的三阶响应函数的振幅和相位的外差检测四波混频信号，包括四个衰减过程被用来模拟的数据。我们提供了一个一致的解释内的内在能带结构，不需要包括外部的影响。我们发现一个激子的辐射寿命在亚皮秒范围内一致的最近报道。在主要的辐射衰减之后，剩余的激子密度，已经从最初激发的亮辐射态通过激子-声子散射或无序散射到不同性质的暗态，显示出较慢的动力学，覆盖10 ps到10 ns的时间尺度。这包括具有较大面内动量的直接亮跃迁，以及到间接暗态的间接暗跃迁。我们发现，激子-激子湮灭是不相关的观察到的动力学，从以前的发现在非共振激发下的方差。在77 K下的trion密度揭示了1 ps量级的衰减，类似于对激子所观察到的。在几十皮秒之后，trion动力学类似于激子的动力学，表明trion电离发生在这个时间尺度上。
2017-04-17 cond-mat.mes-hall
The biexciton puzzle
随机变分方法（SVM）表明，有效质量模型正确地估计了激子和三重子的结合能，但不能预测双激子的实验结合能.利用高精度变分计算，它表明，双激子的结合能在过渡金属二硫属化物小于三离子结合能，矛盾的实验结果。计算结果还表明，双激子的激发态与实验数据符合得很好。这种激发态对应于一个空穴附着在一个负三振子上，可能是理论和实验之间差异的一个可能的解决方案。
2015-07-28 cond-mat.mes-hall
A Many-Body Theory of the Optical Conductivity of Excitons and Trions in Two-Dimensional Materials
二维（2D）材料的光谱表现出尖锐的吸收峰，其通常被识别为激子和三离子（或带电激子）。在本文中，我们表明，在掺杂的二维材料中的激子和trions可以描述两个耦合的薛定谔方程-一个两体方程的激子和另一个四体方程的trions。在电子掺杂的2D材料中，束缚三电子态被识别为激子和受激导带电子-空穴对的四体束缚态。在二维掺杂材料中，激子态和三重子态不是完全哈密顿量的本征态，它们各自的薛定谔方程由于库仑相互作用而耦合。这种耦合的强度随着掺杂密度的增加而增加。这两个耦合方程的解可以定量地解释实验上观察到的二维材料光吸收谱中的所有显著特征，包括两个显著吸收峰的观察以及它们的能量分裂、谱形和强度随电子密度的变化。我们得到的电导率精确地满足电导率求和定则。激子态和三重子态的叠加可以用来构造两个耦合薛定谔方程的解，这个解类似于变分激子-极化子态，从而建立了我们的方法和费米极化子物理之间的联系。
2020-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitonic-trion population in two-dimensional halide perovskites
本研究针对二维卤化物钙钛矿高激子结合能下仍有高载流子密度的现象，推导求解萨哈方程分析其激子复合物准平衡布居，发现室温下三激子是载流子主要形式，并提出三激子隧穿跳跃的新型电荷输运机制。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tensor network strategies for calculating biexcitons and trions in monolayer 2D materials beyond the ground state
最近，在[Phys. Rev. B 99，241301（R）（2019）]中，简要介绍了建立在逻辑电路上的张量网络，以检索激子和双激子状态。与传统方法相比，张量网络方法在布里渊区的网格点中以对数而不是线性缩放，并且在电子和空穴的数量中以线性而不是指数缩放。这使得在整个布里渊区的计算精度比以前更高。在本文中，广泛的细节，一个有效的实施和相应的数学背景。特别是这包括应用和结果的激子，trions和双激子（单层MoS $_2$为例），超越了最初的简要介绍。利用张量网络方法的高精度全布里渊区处理，讨论了选择性激发束缚态的计算策略和常用近似的检验。
2020-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Large Range Manipulation of Exciton Species in Monolayer WS2
利用光激发方法研究了单层WS_2中激子和三电子的非常规辐射。在532 nm激光的激发下，单层WS 2中的载流子物种受到施主杂质光电离逸出的过剩电子的影响，施主杂质的浓度随样品的不同位置而变化。在室温下简单地增加激发功率，过量电子以及因此激发的三电子和激子的强度比可以在0.1至7.7的大范围内连续地调谐。此外，还可以通过改变温度来操纵该强度比。然而，在这种方式下，激子和trion的共振能量随着温度的升高而由于电子-声子耦合而显示出红移。结合能为~ 23 meV，与温度无关，表明在这种二维材料中载流子之间有很强的库仑相互作用。
2016-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Emergent Trion Resonance Driven by Lattice Reconstruction in a Moiré Superlattice
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Washington University in St Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）
通过研究扭曲MoSe2同质双层中晶格重构演化，发现一种新的三子共振，其源于电子-空穴对与掺杂空穴的空间分离，即“电荷转移”三子。
2026-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
ARPES signatures of trions in van der Waals materials
Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普斯大学）；mar.quest | Marburg Center for Quantum Materials and Sustainable Technologies（mar.quest | 马尔堡量子材料与可持续技术中心）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Georg-August-Universität Göttingen（格奥尔格·奥古斯特哥廷根大学）
本文首次理论分析单层过渡金属二硫属化物中三子在ARPES谱中的特征，揭示额外电荷载流子如何改变谱峰位置和形状，并预测质量不平衡三子产生与中性激子明显分离的双峰结构，为实验识别三子态提供指导。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons and trions with negative effective masses in two-dimensional semiconductors
我们从理论上研究基本的库仑相关复合物：中性和带电激子，也被称为trions，在过渡金属二卤化物单分子膜。我们专注于的情况下，其中一个电子占据激发，高躺，导带的特点是一个负的有效质量。我们发展了这种负有效质量的高位激子和trion的理论，并证明了高位导带色散的非抛物性在束缚激子和trion态形成中的关键作用。我们提出了简单，准确和物理上合理的审判波函数计算库仑束缚复合物的结合能和比较变分计算的结果与一个完全的数值方法。在发展的模型中，我们讨论了最近的实验结果，观察到高的负有效质量trions [K.- Q. Lin等人，国家通信13，6980（2022）]。
2023-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic theory of doping-dependent optical response in atomically thin semiconductors
原子薄的半导体中的光激发激子与剩余掺杂密度的相互作用导致多体效应，该多体效应通过外部栅极电压连续可调。在这里，我们开发了一个完全微观的理论来描述掺杂依赖于原子薄的过渡金属二硫属化物的激子性质的操纵。特别是，我们建立了一个对角化方法的薛定谔方程的特点与费米海掺杂剂的虚激子的相互作用。求解这个多体薛定谔方程提供了对三子以及散射态的连续性的访问。耦合激子，trions和散射连续体的动力学随后由海森堡运动方程描述，包括平均场贡献和相关效应，由于激子与trions和散射连续态的相互作用。我们的计算接近带边的光激发揭示了掺杂的激子共振的影响，结合同时识别不仅地面，但也激发，状态trion共振。
2022-01-06 cond-mat.mes-hall
Gaussian Expansion Method for few-body states in two-dimensional materials
Department of Physics, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科物理系）；Instituto Tecnológico de Aeronáutica（航空技术学院）；Physics Center of Minho and Porto Universities (CF-UM-UP) and Department of Physics, University of Minho（米尼奥和波尔图大学物理中心（CF-UM-UP）及米尼奥大学物理系）；RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science（理化学研究所西村加速器科学中心）
本文提出高斯展开法用于研究二维材料中三重态的性质，发现J=1束缚态并分析其内部结构，展示了该方法在分析弱束缚少体态中的有效性。
2026-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Three-particle electron-hole complexes in two-dimensional electron systems
研究了量子霍尔绝缘体中由两个处于完全填充零电子朗道能级的空穴和一个处于未占据第一朗道能级的激发电子组成的三粒子复合体。这些三粒子复合物的显著特征是电子-空穴质量对称性和量子霍尔绝缘体本身的小能隙。在量子化磁场中的三振子能谱的理论计算预测，除了基态，三振子具有激发束缚态的层次结构。与理论模拟一致，我们观察到新的光致发光线相关的激发态的trion。相对小的能隙允许三粒子复合物与磁等离子体振荡和等离子体子的形成结合。实验研究了等离子体激子的性质。
2018-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
A degenerate trion liquid in atomic double layers
本研究在库仑耦合的MoSe₂/WSe₂单层结构中，通过调控载流子密度首次实现了平衡态简并三重子液体，观测到相关相变与解离特性，为固体复合粒子关联相研究奠定基础。
2023-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Trion clustering structure and binding energy in 2D semiconductor materials: Faddeev equations approach
本文用动量空间Faddeev方程研究二维MoS$_2$中的三粒子，提出红外与紫外两种正则化处理排斥RK势，得到一致结合能并揭示激子-电子主导团簇结构。
2023-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diffusive and Unimolecular Nonradiative Decay of Excited States in Doped Carbon Nanotubes
该研究探究掺杂对单壁碳纳米管激发态非辐射衰减的影响，发现激子衰减为扩散限制型、三激子为单分子型，揭示了带电杂质在能量耗散中的双重作用。
2023-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Trion Species-Resolved Quantum Beats in MoSe2
单层光子材料为片上光电子器件提供了巨大的潜力。它们的实现需要激子和trions的光学相干特性的知识，到目前为止，这些知识仅限于用强烈不均匀加宽的材料进行的非线性光学实验。在这里，我们采用h-BN封装和电门控MoSe 2直接在线性光学响应中揭示三电子物种的相干特性。自相关测量显示，对于带正电的激子，长的退相时间高达T2=1.16 ± 0.05 ps。依赖于门的测量提供的证据表明，带正电荷的trion形式通过空间局部空穴状态，使该trion不太容易在存在升高的空穴载流子浓度的情况下失相。量子拍频签名表明激子和trions之间的相干耦合，具有高达0.6 ps的退相时间，比以前的报告增加了两倍。延长的激子/trion相干性的一个关键优点是，它们是在线性光学实验中实现的，因此与需要长光子相干性的纳米激光器、相干控制和片上量子信息处理中的应用直接相关。
2017-09-11 cond-mat.mes-hall
Trion polaron problem in bulk and two-dimensional materials
MIPT（莫斯科物理技术学院）；University of Iceland（冰岛大学）；Vanderbilt University（范德堡大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Universidad del País Vasco（巴斯克大学）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基克科学基金会）
该研究发展了三重子极化子的微观理论，通过推广中间耦合变分近似得到有效三粒子哈密顿量，计算了体相钙钛矿和二维材料的结合能，为光谱测量提供定量基准。
2025-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Extraordinarily bound quasi-one-dimensional trions in two-dimensional phosphorene atomic semiconductors
新的二维（2D）材料磷烯的各向异性性质，与其他2D材料，如石墨烯和过渡金属二硫属化物（TMD）半导体相比，允许激子被限制在理论预测的准一维（1D）空间中，导致由降维和屏蔽引起的显着现象。在这里，我们报告了一个trion（带电激子）的结合能为190 meV的几层磷烯在室温下，这是近一到两个数量级大于那些在二维TMD半导体（20-30 meV）和准二维量子阱（1-5 meV）。如此大的结合能仅在真正的一维材料中观察到，例如碳纳米管，其光电应用已被其固有的小光学横截面严重阻碍。磷烯提供了一种优雅的方式来克服这一障碍，使准一维激子和三电子行为在一个大的二维区域，允许光电集成。我们通过演示激子和三电子的完全线性偏振光发射，实验验证了磷烯中激子和三电子动力学的准一维性质。在高于一维的材料中，非常大的trion结合能的影响是深远的。它提供了一个室温下的二维平台来观察准一维区域内的基本多体相互作用。在室温下对磷烯的强光致发光进行了大范围的电调谐，为可调谐光源开辟了一条新的途径。
2014-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Increased formation of trions and charged biexcitons by above-gap excitation in single-layer $WSe_2$
本研究利用多种激发光谱发现，高能带隙以上激发可在单层 WSe2 中开启独特热化路径，显著增强三离子和带电双激子形成。
2024-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Radially polarized light beams from spin-forbidden dark excitons and trions in monolayer WSe$_2$
过渡金属二硫属化物单分子膜（TMD-ML）具有丰富的光学性质，是设计新型光电子器件的理想材料。尽管在TMD-ML中存在大量的激子复合物，但主要的焦点已经放在光学明亮的中性激子上。自旋禁戒暗激子复合物已经被用于基础科学目的，但不是应用。我们报道了在ML WSe $_2$中自旋禁戒暗激子复合物作为一个容易产生径向偏振光光束的理想系统。此外，光致发光光束的空间分辨偏振可以用于二维材料中激子的基础研究。
2020-01-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exciton valley dynamics in monolayer WSe2 probed by the two-color ultrafast Kerr rotation
新开发的二维层状材料为谷自旋电子学的研究提供了理想的平台。为了确定谷自由度的应用前景，直接检测和理解这些材料中的谷动力学是非常重要的。本文采用双色泵浦-探测磁光克尔技术研究了单层WSe $_2$中激子谷的动力学性质。通过调节探测光子的能量与自由激子和激子的共振，测定了单层WSe $_2$中不同激子态的谷弛豫时间。单层WSe $_2$中自由激子的谷弛豫时间被证实为几皮秒。一个缓慢的谷极化弛豫过程被观察到与trions，表明trions的谷寿命是一个数量级以上的自由激子。这一发现表明，trion可以是一个很好的候选人谷电子应用。
2016-05-08 cond-mat.mes-hall
Theoretical investigation of electron-hole complexes in anisotropic two-dimensional materials
本文用有效质量理论研究了二维各向异性材料中的三激子和双激子。磷烯和arsenene，材料，如直接准粒子间隙和各向异性导电和价带的共享功能，得到明确的结果。Trions被预测为具有非常高的结合能和细长的电子-空穴结构，优选沿扶手椅方向排列，其中有效质量较低。我们发现，双激子结合能也显着大，特别是单层磷烯，在那里他们被发现是那些典型的单层过渡金属dichalcogenides的两倍大。
2016-03-04 cond-mat.mes-hall
Exciton, trion and localized exciton in monolayer Tungsten Disulfide
双过渡金属二硫属化物（TMD）已经成为使用二维（2D）半导体的各种应用的有前景的材料。由于其独特的光学性质来源于中性和带电激子，因此引起了人们越来越多的关注。在这里，我们报告带负电荷的激子形成单层TMD，特别是二硫化钨WS 2。我们的理论是基于中性和带电激子的有效质量模型，从头计算参数化。考虑到单层WS 2和周围的电介质环境之间的强相关性，我们的理论结果与单光子光致发光（PL）和反射率测量结果吻合得很好。我们还表明，与p-对称性的激子状态，实验观察到的双光子PL发射，是积极低于2s-状态。我们利用平衡质量作用定律，量化激子和氚PL的相对重量。我们发现，激子和trion发射可以调谐和控制的外部参数，如温度，泵浦和注入电子。最后，在与实验测量相比，我们表明，激子发射在单层钨二硫族化物大幅减少。这一特征表明，自由激子可以被困在无序势阱中，形成局域激子，因此提供了一条通往新的光学性质的途径。
2016-09-19 cond-mat.mes-hall
Microscopic many-body theory of two-dimensional coherent spectroscopy of excitons and trions in atomically thin transition metal dichalcogenides
本文提出微观多体理论，用极化子格林函数描述单层MoSe2中激子与三离子的二维相干光谱，在不引入唯象参数的情况下成功再现实验中的量子拍频，并分析了理论与实验的定量差异来源。
2022-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Rydberg Excitons and Trions in Monolayer MoTe$_2$
单层过渡金属二硫属化物（TMDC）半导体表现出强激子光学共振，这是一种微观的、非侵入性的探测其基本性质的方法。像氢原子一样，这种激子可以表现出完整的里德伯共振系列。激子在大多数TMDC（MoS $_2$、MoSe $_2$、WS $_2$和WSe $_2$）中已经被广泛研究，但是在重要的TMDC材料二碲化钼（MoTe $_2$）中缺乏对激子现象的详细探索。在这里，我们报告的激子发光性能的单层MoTe $_2$了解激子里德伯系列，高达3秒的实验研究。我们报告显着修改的发射能量与温度（4K至300 K），量化激子-声子耦合。此外，我们观察到一个强烈的门可调激子trion相互作用的所有里德堡态主要由自由载流子屏蔽，泡利阻塞，带隙重整化与第一性原理GW加上Bethe-Salpeter方程方法计算的结果一致。我们的研究结果有助于使单层MoTe $_2$更接近其在近红外光电子学和光子器件中的潜在应用。
2023-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Few-body systems in condensed matter physics
本文综述了凝聚态物理中电子和空穴少体系统的研究和计算。我们分析和说明了各种方法的应用程序描述的两个，三个和四体激子复合物，如激子，trion和双激子在三维，二维和一维配置空间中的各种类型的材料。我们讨论和分析了多年来所做的贡献，以了解如何减少维数影响的激子，trions和biexcitons在散装和低维半导体的结合能，并解决仍然存在的挑战。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall
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
Intervalley Magnetotrions Tunable by Electric and Magnetic Fields in Buckled Two-Dimensional Materials
New York City College of Technology, The City University of New York（纽约市立学院，纽约市立大学）；The Graduate School and University Center, The City University of New York（研究生院与大学中心，纽约市立大学）；Borough of Manhattan Community College, The City University of New York（曼哈顿社区学院，纽约市立大学）
本研究针对硅烯等褶皱二维材料构建谷间磁激子理论框架，发现其质心与内部运动可分离，结合能随磁场、电场单调增加，且两自由度可通过外场独立调控。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall
Direct Measurement of Biexcitons in Monolayer WS2
原子级薄过渡金属二硫属化物（TMDC）的光学性质主要由库仑束缚准粒子（如激子、三电子和双激子）所控制。由于可能状态的数量和密度，将不同的光谱峰归因于特定的起源可能是困难的。特别是，已经有很多的猜想围绕这些材料中的双激子的存在，结合能和/或性质。在这项工作中，我们消除任何模糊的识别和分离的光学激发的双激子在单层WS 2使用双量子多维相干光谱（2 Q-MDCS），一种技术，直接和选择性地探测双激发态，如双激子。未结合的双激子态和双激子之间的能量差是双激子结合能的基本定义，并且测量为26 \pm 2 meV。此外，解决2 Q-MDCS中的双激子峰使我们能够确定，这里观察到的双激子是由两个明亮的激子在相对的山谷。
2021-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Localized Excitons in NbSe$_2$-MoSe$_2$ Heterostructures
原子薄材料中的中性和带电激子（trion）为光子学提供了重要的功能，从超快光电探测器到高效发光二极管和激光器。最近的研究范德华（vdW）异质结构由不同的单层材料已经发现了丰富的光学现象，主要是由层间相互作用。在这里，我们研究了NbSe $_2$ - MoSe $_2$ vdW异质结构的光学性质，它为研究金属-半导体界面（光电子学中的常见元素）提供了重要的模型系统。通过低温光致发光（PL）显微镜，我们发现了一个尖锐的发射功能，L1，这是本地化的NbSe $_2$覆盖区域的MoSe $_2$。L1是在低于通常研究的MoSe $_2$激子和trions的能量下观察到的，并且表现出与限制势中的激子局域化一致的温度和功率依赖性PL。值得注意的是，L1不仅在不同的样品中非常稳健，而且在各种制造工艺下也非常稳健。使用第一性原理计算，我们揭示了激子本地化所需的限制电位自然产生的平面内的能带弯曲，由于原始的MoSe $_2$和NbSe $_2$ - MoSe $_2$异质结构之间的电子亲和力的变化。我们讨论了我们的研究与原子尖锐的接口和可调电子结构的原子薄的光电子器件的影响。
2020-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic complexes in anisotropic atomically thin two-dimensional materials: black phosphorus and TiS$_3$
研究了能谱各向异性对激子、三激子和双激子的结合能和结构性质的影响。为此，我们采用随机变分方法与相关的高斯基础。我们目前的黑磷（bP）和TiS $_3$不同的激子复合物的结合能的结果，并比较它们与最近的结果在文献中，我们发现很好的协议。bP中激子复合物的结合能比TiS中的大$_3$。我们计算了不同的平均粒子间的距离在bP和TiS $_3$，并表明激子复合物在bP是强烈的各向异性，而在TiS $_3$，他们几乎是各向同性的，即使组成粒子具有各向异性的能谱。这也被关联函数所证实。
2018-12-04 cond-mat.mes-hall
Excitons in two-dimensional materials
由于介电屏蔽的降低和库仑相互作用的增强，磷烯和过渡金属二硫属化物（TMD）等二维材料表现出强烈的激子效应，导致了迷人的多粒子现象，包括层内激子和层间激子。它们的固有带隙和强激子发射允许通过各种外部刺激来调整2D材料的固有光学，电学和光电特性，使其成为新型光电应用的潜在候选者。本文综述了二维半导体和绝缘体中的激子物理和器件，特别是磷烯、TMD及其范德华异质结构（vdWHs）。在第一部分中，我们讨论了显着多才多艺的激子景观，包括明亮和黑暗的激子，trions，双激子和层间激子。在第二部分中，我们研究了常见的控制方法，通过电，磁，光和机械手段调谐激子效应。在下一阶段，我们提供了光电子器件的应用，如电致发光器件，光伏太阳能电池和光电探测器的最新进展。最后，我们简要讨论了他们的潜力，利用vdWHs对独特的激子物理和设备。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Volkov-Pankratov states in a 2d material: excited states of a structural soliton
我们发现，部分位错，缺陷，自然出现在双层石墨烯，主机的质量反转的Pankratov（VP）状态，在拓扑非平凡接口的激发态的光谱的模拟。与谷陈氏指数变化引起的位错状态相反，这种状态（i）存在于有和没有层间偏压的情况下，即对于金属以及绝缘体，并且（ii）具有不同的电子和空穴束缚态，其数量与位错宽度成比例。最近发现的异质结的3D拓扑绝缘体，他们的存在，在部分位错的2D材料打开了丰富的结构操场，他们的调查，我们证明了位错类型，即螺旋或边缘，以及位错宽度，都发挥了决定性的作用，在创建的拓扑光谱的激发态。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Spectroscopy of Two-Dimensional Materials
在这项工作中，我们提供了一个精确和有效的数值方法来模拟多时间关联函数的Mahan-Nozières-De Dominant模型，粗略地模仿掺杂的二维半导体，如单层过渡金属二硫属化物的光谱特性。我们应用这种方法来研究该模型的相干二维电子光谱。我们表明，几个实验观察到的现象，如峰值不对称性和相干振荡的等待时间依赖的trion激子交叉峰的二维重相谱，自然出现在我们的方法。还存在与实验预期行为没有对应关系的其他特征。我们跟踪这些功能的无限大孔质量的模型属性。我们使用这种理解来构建一种有效的方法，该方法过滤掉与激子反冲缺乏相关的配置，从而能够连接到以前的工作，并提供了一种在二维半导体中广泛掺杂范围内构建真实二维光谱的途径。
2022-06-03 cond-mat.mes-hall
Advancing excited-state properties of two-dimensional materials using a dielectric-dependent hybrid functional
本文提出考虑面内与面外介电响应的 SE-DD-RSH 泛函，以较低成本实现接近 G0W0 和 BSE@G0W0 的二维材料带隙与吸收光谱预测精度。
2025-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Opportunities in Electrically Tunable 2D Materials Beyond Graphene: Recent Progress and Future Outlook
在二维和层状材料的兴趣继续扩大，由单个原子层的引人注目的性能，可以堆叠和/或扭曲成合成异质结构的驱动。大量的电子性质以及许多不同准粒子的出现，包括等离子体激元、极化激元、trions和具有大的可调结合能的激子，所有这些都可以通过电手段控制和调制，已经引起了许多器件应用。此外，这些材料表现出室温自旋和谷极化、磁性、超导性、压电性，这些都复杂地取决于这些材料的组成、晶体结构、堆叠、扭转角、层数和相。从单个块状晶体剥离的石墨烯的初步结果激发了宽区域、高纯度合成和具有原子级清洁界面的异质结的发展。现在，通过将这种设计空间开放给“超越石墨烯”的新型合成二维材料，有可能探索为电可调器件设计新型异质结构的未知机会。为了充分揭示这些原子级薄材料在实际应用中的新兴功能和机会，本文重点介绍了几个具有代表性和值得注意的研究方向，在使用电气手段来调整这些上述物理和结构特性，重点讨论了近年来石墨烯以外的二维材料在可调谐器件中的主要应用，并展望了未来的发展趋势。未来十年
2021-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
