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
Strong Light-Matter Coupling in Carbon Nanotubes as a Route to Exciton Brightening
我们表明，强的光-物质耦合可以用来克服一个长期存在的问题，阻止了有效的光发射从碳纳米管。碳纳米管的名义上明亮的激子态的发光由于快速非辐射散射到具有较低能量的暗激子态而被淬灭。我们提出了一个理论分析表明，通过将碳纳米管的光学微腔的亮激子态可能会分裂成两个混合激子极化激元状态，而暗状态保持不变。对于足够强的亮激子和腔之间的耦合，我们表明，较低的极化激元的能量可能被推到暗激子的能量以下。亮激子和暗激子的相对能量的这种翻转防止暗激子淬灭发射。我们的研究结果为纳米光电子器件的能带工程提供了一种新的途径。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall
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
Anomalous temperature dependence of the the spin-flip thermalization time between the dark and bright exciton states in silicon nanocrystals
用时间分辨荧光光谱研究了硅纳米晶。激光激发后，亮和暗激子基态能级随机分布，但随后的衰减曲线显示这些能级之间的热化。特征热化时间被发现是约100 ns的温度低于100 K，并令人惊讶地增加更高的温度。使用一个简单的两态模型的明亮和黑暗的激子基态的衰减曲线进行了分析。
2009-09-10 cond-mat.mes-hall
Correlation and dephasing effects on the non-radiative coherence between bright excitons in an InAs QD ensemble measured with 2D spectroscopy
利用二维傅里叶变换光谱研究了InAs量子点系综中亮激子的交换介导精细结构分裂。通过监测亮态之间的非辐射相干性，我们发现精细结构分裂随着激子发射能量的增加以0.1 $μ$ eV/meV的速率减小。退相率相比，人口衰减率揭示，纯退相导致激子光学相干衰减速度比在低温下的辐射极限，独立的激发密度。亮态跃迁能量的波动几乎是完全相关的，保护了非辐射相干性不受带间退相机制的影响。
2012-12-31 cond-mat.mes-hall
Cavity-control of bright and dark interlayer excitons in van der Waals heterostructures
单层（ML）过渡金属二硫属化物（TMD）集成在光学微腔主机激子极化激元作为一个标志的强光-物质耦合制度。类似的概念，混合轻物质系统采用空间间接激子与永久的电偶极矩在异质双层（HBL）晶体的承诺实现激子极化激元气体和凝聚体与immersed偶极相互作用。在这里，我们确定了空间间接的动量明亮和动量暗层间激子的垂直MoSe $_2$ -WSe $_2$异质结构的光学签名和实施腔控制的激子流形。我们的实验量化的强度轻物质耦合为零和有限动量激子驻留在莫尔超晶格的TMD HBLs，并表明这两个激子物种容易受到Purcell增强腔修改的光子环境。我们的结果形成的基础上，偶极激子极化激元气体和凝聚体的混合腔-范德华异质结构系统的进一步发展。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall
Probing the bright exciton state in twisted bilayer graphene via resonant Raman scattering
双层石墨烯的能带结构是可调的，通过在两层之间引入相对扭转角，解锁了奇异相，如超导体和莫特绝缘体，并为新物理学提供了肥沃的土壤。在大约10°的中间扭转角下，高度简并的电子跃迁杂化形成激子态，这在金属系统中是非常不寻常的现象。我们使用共振拉曼散射测量来探测亮激子模式，以跟踪石墨烯拉曼G峰的强度的演变，对应于E2 g声子。通过低温冷却的样品，我们能够解决作为激发能的函数的G峰强度演化中的入射和出射共振，作为拉曼过程中的中间态的亮激子的突出表现。对于扭转角为8.6°的样品，我们报道了一个弱的温度依赖的共振增宽$γ$ ${\approx}$ 0.07 eV。在小的非均匀加宽的限制下，所观察到的$γ$在存在由用于拉曼测量的光脉冲激发的电荷和激子的情况下将亮激子散射寿命的下限设置为10 fs，这受限于石墨烯中的快速激子-激子和激子-电荷散射。
2021-06-24 cond-mat.mes-hall
Dark-bright excitons mixing in alloyed InGaAs self-assembled quantum dots
量子点可以说是光学可访问的基于自旋的量子比特的最佳平台之一。扩展量子位存储时间的首要需求可以通过使用量子点限制的暗激子来满足：具有平行自旋的长寿命电子空穴对。尽管它的名字是暗激子，但它的发光很弱，可以直接测量。这种旋光性的起源在很大程度上仍未被探索。在这项工作中，使用原子紧束缚方法结合组态相互作用的方法，我们证明了原子尺度的随机性强烈影响暗激子的振子强度限制在自组装的圆柱形InGaAs量子点，无需刻面或形状伸长。我们表明，这一过程是由两种机制介导的：混合暗和亮的配置交换相互作用，以及同样重要的外观的非零光学过渡矩阵元素，否则对应于名义上禁止过渡在非合金的情况下。合金的随机性对亮激子态和暗激子态的能量、发射强度和偏振角都有重要影响。我们的结论是，由于原子尺度的合金随机性，找到所需的暗激子特性的点可能需要探索一个大的合奏，类似于如何选择低亮激子分裂的点纠缠产生。
2021-03-23 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
Theory of In-Plane-Magnetic-Field-Dependent Excitonic Spectra in Atomically Thin Semiconductors
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；University of Münster（明斯特大学）；Justus-Liebig-Universität Gießen（吉森大学）
本研究提出在原子薄半导体中，平面磁场通过诱导自旋明亮与暗态激子跃迁的混合，导致自旋暗态激子明亮化，并揭示了其光谱特征的复杂相互作用。
2026-02-13 cond-mat.mes-hall
Electron teleportation between quantum dots using virtual dark exciton
在这里，我们提出了一种机制，通过一个虚拟的亮激子到暗激子的转换量子点之间的传送电子。这种机制依赖于两个复合玻色子的相互作用：一对自旋相反的电子，被困在两个点中，一对电子-空穴在自由激子中耦合到未吸收的泵浦脉冲，这使得它“明亮”但虚拟。这个明亮的激子首先通过释放它的电子并通过与被捕获的电子对交换库仑过程窃取具有相反自旋的被捕获的电子而变“暗”。第二步，暗激子带着它的电子“飞”到另一个点，在那里它又变亮了，这是一个逆过程。我们最近介绍的复合玻色子多体效应的“湿婆神”启发了这种理解。
2006-04-05 cond-mat.mes-hall
Photoluminescence kinetics of dark and bright excitons in atomically thin MoS$_2$
激子光谱的精细结构，包含光学允许（亮）和禁止（暗）激子状态，决定了纳米结构中的辐射效率。我们研究了时间分辨的微观光致发光在MoS $_2$单层和双层，无应变和压缩应变，在很宽的温度范围内（10-300 K）区分激子状态光学允许和禁止，无论是在自旋和动量，以及估计其特征衰减时间和贡献的总辐射强度。衰减时间被发现，无论是增加或减少，随着温度的升高，表示最低的明亮或最低的黑暗状态，分别。我们的结果明确地表明，在无应变的单层，自旋允许的状态是最低的一系列的A激子（1.9 eV）与暗态是< 2 meV高，分裂能量可以增加几倍，在压缩。相反，在双层（1.5 eV）的间接激子系列中，自旋禁阻态是最低的，低于亮态约3 meV。应变对激子光谱的强烈影响可以解释公布的数据之间的大的散射，并且必须考虑到实现所需的光学性质的2D MoS $_2$。
2021-08-03 cond-mat.mes-hall
Giant Fine Structure Splitting of the Bright Exciton in a Bulk MAPbBr$_3$ Single Crystal
半导体中激子精细结构的分裂反映了晶体和量子限制的基本对称性。由于后一个因素强烈增强了交换相互作用，大多数工作都集中在纳米结构上。在这里，我们报告的第一个观察到的明亮的激子精细结构分裂的大块半导体晶体，量子限制的影响可以被特别排除，获得材料的固有特性。详细研究了块状甲基铵三溴化铅单晶的激子光致发光和反射光谱，发现其零磁场分裂高达$\sim 200μ$ eV。这一结果提供了一个重要的出发点，在钙钛矿纳米晶体中观察到的大明亮的激子精细结构的起源的讨论。
2019-09-13 cond-mat.mes-hall
Dark-Bright Exciton Splitting Dominates Low-Temperature Diffusion in Halide Perovskite Nanocrystal Assemblies
本文研究卤化物钙钛矿纳米晶组装体中的激子输运，发现纳米晶尺寸通过暗-亮激子劈裂在低温下主导扩散抑制，高温下大尺寸反而不利，强调设计中须重视尺寸因素。
2024-01-17 cond-mat.mes-hall
Optical orientation of the homogeneous non-equilibrium Bose-Einstein condensate of bright excitons (polaritons)
本文建立了一个描述激子极化激元的均匀玻色-爱因斯坦凝聚体的非平衡赝自旋动力学的简单模型。它解释了在外部磁场中的非平衡极化激元凝聚体的自旋分裂的抑制，光学对准，以及对准到极化激元取向的转换。结果表明，在没有外场的情况下，极化激元的非平衡凝聚体也可能出现自发圆极化和自旋分裂的增强。
2012-07-09 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
Band-edge Exciton States in a Single-walled Carbon Nanotube Revealed by Magneto-optical Spectroscopy in Ultra-high Magnetic Field
报道了单手性单壁碳纳米管第一、第二子带跃迁的高场磁光研究。在第一和第二子带之间，亮和暗激子态之间的有序性和相对能量分裂是相反的。我们验证了零动量暗单态激子位于亮激子之下的第一子带跃迁，而对于第二子带跃迁，它被发现具有比亮激子态更高的能量。在高达190 T的超高磁场中，这种特殊的激子结构的效应表现为独特的Aharonov-Bohm分裂。
2013-06-18 cond-mat.mes-hall
Faraday rotation in photoexcited semiconductors: an excitonic many-body effect
这封信将光激发半导体中的法拉第旋转归因于"泡利相互作用“，即\emph{i}。\emph{e} .，在样品中存在的实激子和耦合到线性偏振光的$σ_{\pm}$部分的虚激子之间进行载流子交换。虽然\emph{direct Coulomb}相互作用将亮激子散射成亮激子，但无论它们的自旋是什么，\emph{Pauli}相互作用都是针对亮激子\emph{with same spin only}。这使得这些泡利相互作用完全负责折射率差异，这来自于其中创建的虚拟激子和重组的虚拟激子与不同载流子形成的过程。为了用光子失谐和激子密度来描述这种差异，我们使用了我们新的相互作用激子的多体理论。它的多臂“湿婆”图为$N$身体交换使透明的物理参与的各种条款。这项工作还表明了法拉第旋转和激子光学斯塔克效应之间存在的有趣的联系。
2005-05-31 cond-mat.mes-hall
Magnetic brightening and control of dark excitons in monolayer WSe2
过渡金属二硫属化合物（TMDC）单层晶体作为一种具有强烈光-物质相互作用的直接带隙材料，近年来受到了广泛的关注。与最初的理解相反，导带的最小值被预测为自旋分裂。由于这种分裂和价带的自旋极化特性，WX 2（X=S，Se）中最低的激子态预计是自旋禁戒的和光学暗的。然而，到目前为止，还没有直接的实验探测这些暗带边激子，强烈影响材料的发光特性。在这里，我们展示了如何在平面内的磁场可以照亮暗激子状态，并允许他们的属性被发现在单层WSe 2实验。特别是，精确的能级的中性和带电的暗激子，并与从头计算使用GW-BSE方法进行比较。大大增加的发射和谷寿命观察到的明亮的暗态作为其自旋配置的结果。这些研究直接探测激子自旋流形，并提供了一种新的途径来调整这些原型二维半导体的光学和谷值特性。
2016-12-12 cond-mat.mes-hall
Addressing the exciton fine structure in colloidal nanocrystals: the case of CdSe nanoplatelets
我们研究了带边激子精细结构，特别是它的亮暗分裂胶体半导体纳米晶体的四种不同的光学方法的基础上荧光线窄化和时间分辨测量在不同的温度下，到2 K。我们证明，所有这些方法提供了一致的分裂值，并讨论了他们的进步和局限性。选择厚度为3、4和5单层的胶体CdSe纳米片用于实验演示。激子的亮暗分裂从3.2到6.0 meV变化，并且与纳米片厚度成反比。实验和理论计算的亮-暗激子切割的尺寸依赖性之间取得了很好的一致性。用时间分辨技术测量了亮激子和暗激子的复合率以及亮到暗的弛豫率。
2017-09-28 cond-mat.mes-hall
Bright triplet excitons in lead halide perovskites
本文证明准立方铅卤钙钛矿的最低激子是光学活跃的亮激子，结合有效质量模型、群论及单纳米晶荧光测量，解释了其反常的高发射速率，并为光电子器件材料筛选提供判据。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall
Electrical control of optical orientation of neutral and negatively charged excitons in n-type semiconductor quantum well
我们报道了一个巨大的电场引起的n型GaAs/AlGaAs量子阱中激子自旋取向的增加。它与光致发光光谱中带负电荷的激子（trions）的形成密切相关。在中性重空穴激子的共振激发下，激子和trion的极化随着在PL光谱中的窄激子-trion偏置跃迁内的电子的电注入而显著增加，这意味着每伏特200%的极化灵敏度。这种效应是由包含驻留电子的量子阱界面波动（所谓的“自然”量子点）非常有效地捕获中性激子引起的。
2006-09-14 cond-mat.mes-hall
Brightening of spin- and momentum-dark excitons in transition metal dichalcogenides
单层过渡金属二硫属化物（TMD）由于其由亮激子态和暗激子态组成的显著激子景观而成为当前研究的焦点。虽然暗激子在光谱中不可直接看到，但它们对激子动力学有很大的影响，因此对它们的理解对于潜在的基于TMD的应用至关重要。在这里，我们研究了暗激子通过与声子和面内磁场相互作用的增亮机制。我们在WS $_2$、WSe $_2$和MoS $_2$中发现了动量暗激子和自旋暗激子的清晰特征，而MoSe $_2$的光致发光仅由亮激子决定.特别是，我们揭示了背后的机制都是自旋\textit{and}动量暗态的MoS $_2$的亮度。我们的研究结果与最近的实验结果是一致的，有助于更好地微观理解的激子景观在TMD。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The temperature influence on the brightening of neutral and charged dark excitons in WSe$_2$ monolayer
本文研究了温度对WSe$_2$单层中中性及带电暗激子面内场激活的影响，发现升温使暗态发射大幅猝灭而亮态发射显著增强，并基于激子-声子耦合差异解释了能级劈裂的温度依赖性。
2024-07-25 cond-mat.mes-hall
Emergent bright excitons with Rashba spin-orbit coupling in atomic monolayers
本研究通过低能有效哈密顿量和Bethe-Salpeter方程，预测原子单层中Rashba自旋轨道耦合可导致1s与2p混合的涌现亮激子，而三角翘曲影响可忽略，为实验提供指导。
2024-01-25 cond-mat.mes-hall
Direct Measurement of the Radiative Pattern of Bright and Dark Excitons and Exciton Complexes in Encapsulated Tungsten Diselenide
特别是钨基过渡金属二硫族化合物的光学性质受到暗激子的强烈影响。最近，理论预测以及间接的实验见解表明，两种不同的暗激子存在于光锥内。其中一个是完全暗的，另一个是面外偶极禁戒的，因此被称为灰激子。在这里，我们提出了一个高品质的六边形BN封装的WSe 2单层，我们直接获得的辐射图案的灰色激子，偏离明亮的激子和其他激子复合物在低温下获得的角度分辨光谱数据。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical fingerprint of bright and dark localized excitonic states in atomically thin 2D materials
点缺陷、局部应变或杂质可以对原子级薄的二维材料的光学响应产生关键影响，因为它们为激子提供捕获电势。这些被捕获的激子在光致发光光谱中作为新的共振出现在亮激子下方，甚至可以用于单光子发射。虽然在确定性引入缺陷方面取得了很大进展，但关于它们对2D材料光学指纹的影响知之甚少。在这里，基于微观的方法，我们揭示了本地化的亮激子态的直接签名以及本地化的动量暗激子的间接声子辅助边带。局域激子的可见性强烈地依赖于温度和无序势宽度。这导致在不同的制度，其中无论是明亮或黑暗的本地化状态是占主导地位的光谱。我们追溯这种行为之间的相互作用无序诱导的激子捕获和谷间激子-声子散射过程。
2019-08-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Negative-mass exciton polaritons induced by dissipative light-matter coupling in an atomically thin semiconductor
色散工程是一种功能强大的多功能工具，可以改变光信号的速度，并在粒子和准粒子动力学中引起负质量效应。在这里，我们表明，在光学微腔中的束缚电子-空穴对（激子）和光子之间的耗散耦合可以导致激子极化激元的形成与反向色散的较低的极化激元分支，因此负质量。我们进行直接测量的原子级薄（单层）WS $_2$晶体嵌入平面微腔的异常色散，并证明负质量极化激元的传播方向是相反的，他们的动量。我们的研究为激子极化激元引入了非厄米色散工程的新概念，并为实现固态量子物质的新相开辟了途径。
2022-12-20 cond-mat.mes-hall
Exciton-phonon Bound Complex in Single-walled Carbon Nanotubes Revealed by High-field Magneto-optical Spectroscopy
高场磁光光谱进行了高度选择的手性（6，5）特定的单壁碳纳米管。当外加磁场高达52 T时，第一和第二子带的声子边带谱没有变化。我们的分析得出结论，在各自的子带的声子边带起源于暗K-动量单线态（D-K-S）激子。此外，虽然带边亮激子和它的零动量反键对应物之间的相对顺序被发现是相反的第一和第二子带，D-K-S激子和带边亮激子之间的相对顺序被澄清为是相同的两个子带。这些D-K-S激子的能量估计为~ 21.5和~ 37.3 meV以上的带边亮激子的第一和第二子带，分别。
2013-08-03 cond-mat.mes-hall
Unconventional bright ground-state excitons in monolayer TiI$_2$ from first-principles calculations
University of Hamburg（汉堡大学）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所）
单层TiI₂中发现明亮基态激子，通过自旋轨道分裂和弱交换相互作用实现，为快速辐射复合应用提供新可能。
2025-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dark excitons and the elusive valley polarization in transition metal dichalcogenides
提出了一个速率方程模型的黑暗和明亮的激子动力学解释了广泛的变化，在不同的TMD单分子膜中观察到的PL发射的圆偏振度。我们的工作表明，暗激子状态发挥了重要的，以前没有想到的作用，在确定的PL发射的偏振度。暗激子基态为谷极化提供了鲁棒的储集器，其试图经由谷内亮暗激子散射机制来维持相同谷中的亮激子态的玻尔兹曼分布。MoSe $_2$中圆偏振度对激发失谐能的依赖关系表明，对于TMD中的谷间散射，电子-空穴交换相互作用比双LA声子发射机制占主导地位。
2017-01-17 cond-mat.mes-hall
Observation of charged excitons in hole-doped carbon nanotubes using photoluminescence and absorption spectroscopy
我们首次在室温下在空穴掺杂的碳纳米管中观察到了三电子（带电激子），即由一个电子和两个空穴组成的三粒子束缚态。当p型掺杂剂添加到碳纳米管溶液中时，无论掺杂剂种类如何，trions的光致发光和吸收峰都远低于E11亮激子峰。碳纳米管中强的电子-空穴交换相互作用导致了亮激子和三重子之间出乎意料的大能量分离。
2011-01-19 cond-mat.mes-hall
Splitting between Bright and Dark excitons in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
过渡金属二硫属化物单分子膜如二维半导体MoS $_2$和WSe $_2$的光学性质由激子、库仑束缚电子-空穴对主导。发光产率取决于电子-空穴跃迁是光学允许的（亮）还是禁止的（暗）。通过在密度泛函理论计算的$GW$波函数上求解Bethe Salpeter方程，我们确定了亮、暗激子态分裂的符号和振幅。我们评估了自旋轨道耦合对光谱的影响，清楚地表明了谷内库仑交换项对暗-亮激子精细结构分裂的强烈影响。
2016-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hyperfine interaction mediated exciton spin relaxation in (In,Ga)As quantum dots
利用双色泵浦-探测光谱研究了（In，Ga）As/GaAs量子点中暗激子和亮激子在外加磁场中的布居动力学。在法拉第几何中施加场并且在T<20 K时，暗激子在十纳秒时间尺度上衰减，除非磁场诱导与亮激子状态的共振。在这些交叉点，它们的有效寿命由于电子或空穴的自旋翻转而急剧缩短，通过自旋翻转，暗激子被转换为亮激子。由于准弹性的字符，我们属性的起源，这些翻转超精细相互作用的晶格核。我们比较了激子自旋弛豫时间在两个共振，发现自旋翻转涉及一个电子是大约25倍快于一个空穴。温度的升高导致暗激子寿命的显著的非单调减少。在这里声子介导的自旋翻转由于自旋轨道相互作用逐渐变得更加重要。
2012-05-07 cond-mat.mes-hall
Brightening interlayer excitons by electric-field-driven hole transfer in bilayer WSe2
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Nanjing University（南京大学）；Academia Sinica（中央研究院）；National Cheng-Kung University（国立成功大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过电场驱动空穴转移增强双层WSe2中层间激子的发光效率，揭示了层间激子在层间和层内激子能量分离时的增强机制。
2025-06-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Localized bright luminescence of indirect excitons and trions in MoSe$_2$/WSe$_2$ van der Waals heterostructure
半导体异质结构中的间接激子（IX）是玻色子，可以冷却到量子简并温度以下，并且可以通过电压和光进行有效控制。IX量子玻色气体和IX器件在GaAs异质结构中进行了探索，其中IX的存在范围限于低温，因为IX结合能低。范德华过渡金属二硫属化物（TMD）异质结构中的IX的特征在于大的结合能，这为探索激子量子气体和在高温下创建激子器件提供了机会。TMD异质结构也为研究单激子现象和少粒子复合物提供了一个新的平台。在这项工作中，我们目前的研究，在MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构的IX和报告的两个IX发光线的能量分裂和温度依赖性，确定他们为中性和带电IX。实验发现的间接带电激子（即间接三离子）的结合能接近TMD异质结构中负间接三离子的计算结合能28 meV [Deilmann，Thygesen，Nano Lett. 18，1460（2018）]。我们还报道了在低温下实现发光线宽达到4~meV的IXs。在局域化的斑点中观察到IX发光强度的增强和窄线宽。
2019-11-20 cond-mat.mes-hall
Bright-Dark Exciton Interplay Evidenced by Spin Polarization in CdSe/CdMnS Nanoplatelets
本研究通过测量CdSe/CdMnS纳米片在高达30 T磁场下的圆偏振光致发光，揭示了亮-暗激子复合竞争导致偏振度非单调变化，并建立了相应理论模型。
2024-07-02 cond-mat.mes-hall
Bright-exciton fine structures splittings in single perovskite nanocrystals
虽然外延量子点（QD）和胶体纳米晶体（NC）都是量子限制的半导体纳米结构，但到目前为止，它们在低温下表现出截然不同的激子精细结构分裂（FSS）。单量子点的光致发光（PL）主要是由亮激子的FSS，而它是亮和暗激子之间的能量分离，通常被称为在一个单一的NC的FSS。在这里，我们表明，在单一的钙钛矿CsPbI 3纳米碳合成的胶体方法，一个明亮的激子FSS高达数百μeV，可以解决两个正交和线性偏振的PL峰。当单个CsPbI 3 NC被光充电以消除电子-空穴交换相互作用时，这种PL双峰可以切换到单峰。上述研究结果为在可见光范围内探测半导体纳米结构的激子和自旋动力学提供了一个有效的平台，在纠缠光子对源和量子信息处理等方面具有广泛的应用前景。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exciton and negative trion dissociation by an external electric field in vertically coupled quantum dots
研究了一对垂直耦合量子点中激子的斯塔克效应。采用单带近似的孔和抛物线的横向限制潜力，允许分离的横向质心运动，从而为精确的数值解的薛定谔方程。我们发现，对于中间隧道耦合的外部电场导致的激子的解离通过避免交叉的明亮和黑暗的激子能级，从而导致在一个非典型形式的斯塔克位移。利用冻结横向自由度近似，研究了负三振子的电场诱导解离。结果表明，在对称的耦合点系统中，激子比激子对离解更稳定。对于耦合点的非对称系统，三电子解离伴随着作为电场的函数的复合能线的正曲率。
2005-03-10 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
Bright dipolar excitons in twisted black phosphorus homostructures
本研究通过堆叠90°扭曲黑磷结构发现新型亮红外偶极激子，其具有高振子强度、线偏振可调控偶极方向、厚度可调谐偶极矩与共振能量的特点，为探索可调谐关联偶极激子提供了新平台。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling valley splitting and Polarization of dark- and bi-excitons in monolayer WS$_2$ by a tilted magnetic field
我们建立了一个全面的理论框架，重点研究单层WS $_2$中激子物种的多体效应，包括亮激子和暗激子，以及谷内和谷间双激子，以研究倾斜磁场B作用下单层WS $_2$中的谷动力学。特别是，激子布居密度和多体粒子散射的演变被认为是计算谷极化（VP）作为磁场的函数。我们发现暗激子和双激子能级的谷分裂大于亮激子的谷分裂，为-0.23 meV/T。例如，暗激子为-0.46meV/T，亮-暗谷内双激子为-0.69meV/T。此外，谷间亮-暗激子具有+0.23 meV/T的相反谷能量分裂。对于线偏振光泵浦的样品，对于不同类型的多体粒子态，VP表现出明显的磁场依赖性。其中，谷内亮暗双激子的V P随磁场的增大而增大，在B=65 T时达到近50%.另一方面，明亮的暗激子表现出消失的VP，表明长的谷弛豫时间。值得注意的是，谷间亮暗双激子显示出非常规的行为与倒VP。谷内和谷间亮-暗双激子的相反VP，加上它们的大谷分裂和长谷寿命，可能有助于它们用于量子计算的相干操纵。
2020-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect Induced Photoluminescence from Dark Excitonic States in Individual Single-Walled Carbon Nanotubes
我们发现，新的低能量的光致发光（PL）带可以创建在半导体单壁碳纳米管的强脉冲激发。新的频带归因于PL从不同的名义上的暗激子是“明亮的”，由于缺陷引起的混合状态具有不同的奇偶校验和/或自旋。单纳米管上的时间分辨PL研究揭示了亮激子的寿命显着减少后的黑暗激子的亮度。最低能量的暗态具有较长的寿命，并且与亮态不处于热平衡。
2008-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice distortion inducing exciton splitting and coherent quantum beating in CsPbI3 perovskite quantum dots
半导体量子点（QD）中各向异性的交换劈裂导致了对量子信息处理非常重要的亮激子精细结构劈裂（FSS）。直接测量FSS通常需要在液氦温度下的单个/几个量子点，因为它对量子点的大小和形状敏感，而在整体水平上测量和控制FSS似乎是不可能的，除非所有的量子点都几乎相同。在这里，我们报告强亮激子FSS高达1.6毫电子伏的溶液处理CsPbI 3钙钛矿量子点，表现为量子拍在液氮到室温下的系综级瞬态吸收。的分裂是稳健的QD的大小和形状的异质性，并随着温度的降低而增加，指向与钙钛矿晶格的正交畸变相关的机制。连续质量近似计算揭示了一个内在的“精细结构的差距”，同意与所观察到的FSS。这种间隙源于避免交叉的明亮激子限制在正交畸变的量子点，由伪立方{100}家庭的平面为界。
2022-06-28 cond-mat.mes-hall
Incompressible states of negatively charged magneto-excitons
利用精确对角化方法，研究了球形几何中至多四个带负电荷的磁激子（X-）的系统。在低能量下，X-被束缚，行为像带电粒子，没有内部动力学。描述X-：X-散射的赝势几乎与电子的赝势相同，并且低的少数X-态对应于少数电子态。基态的总角动量依赖于有效填充因子nu，并在其特定值处为零。发现了电子的Laughlin nu=1/3态和Jain nu=2/5态的类似物，预言X-系统具有分数量子霍尔效应。
1998-10-07 cond-mat.mes-hall
Exciton condensation in quantum wells. Excitonic hydrodynamics. Autosolitons
在考虑激子凝聚相形成的可能性、抽运的存在、激子寿命的有限值、缺陷对激子的散射等因素的情况下，得到了双量子阱中间接激子的流体力学方程，并得到了激子密度的亮自孤子和暗自孤子形式的新的解.本地化和自由激子状态的作用进行了分析，在形成的发射光谱。
2013-06-20 cond-mat.mes-hall
Bose-Einstein condensation in semiconductors: the key role of dark excitons
激子的非元素玻色子性质控制着半导体中的玻色-爱因斯坦凝聚。复合激子主要通过泡利排斥相互作用;这在亮态和暗态之间产生了戏剧性的耦合。在微腔中，明亮的激子和光子形成极化激元，它们迫使凝聚体线性极化-正如观察到的那样。在散装，他们也迫使线偏振，但暗态，由于带间库仑散射。为了证明这种暗凝聚，我们需要间接的过程，比如它在（亮）激子线上引起的位移。
2007-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
From Quantum Dots to Quantum Dashes: Excitonic Spectra of Highly Elongated InAs/InP Nanostructures
本文采用原子论方法，结合单粒子态的经验紧束缚和激子性质的组态相互作用方法，研究了圆柱形量子点到高伸长量子点的跃迁.大的纳米结构形状各向异性导致一个特殊的趋势，明亮的激子分裂，在某些点淬火与进一步的形状伸长，矛盾的简化模型的预测。此外，强形状伸长促进暗激子的显著光学活性，其可达到亮激子强度的显著$1\%$分数而不施加任何外部场。原子的计算增加了一个基本的唯象模型表示的光空穴激子添加混合物增加的形状变形。最后，对激子复合物$X^-$，$X^+$，和$XX$进行了研究，发现由于高激发态的存在而引起的关联是影响激子结合能和精细结构的关键因素.
2018-08-23 cond-mat.mes-hall
Hybrid dark excitons in monolayer $\hbox{MoS}_2$
过渡金属二硫属化物具有由各种亮激子态和暗激子态组成的丰富激子景观。我们考虑$\hbox{MoS}_2$中能量最低的暗态，它们可以被称为混合激子，因为它们是由一个狄拉克电子和一个薛定谔空穴形成的。狄拉克电子的手征性质将不对称性引入到激发激子态谱中，并使电子和空穴的相对运动与质心运动纠缠在一起。我们表明，纠缠产生的混合激子的Berry曲率的额外贡献。额外的贡献是基板依赖性和占近四分之一的贝里曲率悬浮样品。混合激子的非平凡几何结构表现在光学反常谷霍尔效应中，这可以通过最近开发的泵浦-探测光电子能谱观察到。我们认为，混合激子的霍尔角约为亮激子的一半。此外，混合激子的预期长寿命有利于延长的传播距离，并允许具有不同谷指数的混合激子的空间分离。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall
Control of the Bright-Dark Exciton Splitting using Lamb Shift in a 2D Semiconductor
本研究通过调控 WSe2 异质结构的光学模式密度，利用 Lamb 移位实现了对亮-暗激子能量分裂的精确控制，并验证了激子对局部真空场的高度敏感性及理论模型的等效性。
2023-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of bright and dark excitons in monolayer WSe$_2$ and heterobilayer WSe$_2$/MoS$_2$
本文利用飞秒动量显微术与多粒子建模，定量比较单层WSe₂中动量间接层内激子与WSe₂/MoS₂异质双层中杂化激子的超快动力学，揭示杂化激子能量降低、声子散射形成机制及能量对齐对声子过程效率的影响。
2023-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Signature of electromagnetic quantum fluctuations in exciton physics
已知电磁场的量子涨落会产生原子兰姆位移。我们在这里揭示了它们在半导体物理学中的标志性特征，通过它们产生的蓝移到光学明亮的激子，从而将这些激子的能量提升到它们的黑暗对应物之上。电磁场在这里以其完全的复杂性起作用：除了通过带间\textit{virtual Coulomb}过程的纵向部分之外，到目前为止一直被忽略的横向部分也通过谐振和非谐振\textit{virtual photons}起作用。这两个部分完美地结合在一起，产生了一个明亮的激子蓝移，与激子波矢方向无关。我们的工作很容易导致一个惊人的预测：长寿命的激子必须有一个小的亮暗分裂。虽然激子和氢原子之间的类比可以使我们将亮激子位移视为兰姆位移，但这并不完全如此：原子位移完全来自虚光子，而库仑相互作用也通过所谓的“电子-空穴交换”对激子位移做出贡献。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing the dark side of a bright exciton polariton condensate
玻色子的凝聚导致了超流性或超导性等壮观的现象。理解凝聚粒子的性质对于主动控制这种量子相位至关重要。快速的可能性出现在光-物质耦合激发的凝聚体中，例如激子极化激元，光子与类氢束缚电子-空穴对的杂化。到目前为止，只有光子分量已经解决，而即使是在凝聚态激子的存在受到了挑战。在这里，我们跟踪极化子凝聚物的物质成分，通过监测激子内太赫兹跃迁。我们研究了一个光暗激子库是如何形成和馈送简并态的。与原子气体不同，激子中的类原子跃迁在宏观基态布居上显著地重整化。我们的研究结果建立了极化激元凝聚和光子激射之间的根本差异，并为凝聚体的相干控制提供了可能性。
2016-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
