Time-Resolved Spectroscopy of Single Excitons Bound to Pairs of Te Isoelectronic Impurity Centers in ZnSe
碲杂质中心的ZnSe单独探测与时间分辨光致发光（PL）光谱。具有超低空间密度的分辨率受限的峰起源于激子的重组，激子深深地束缚在孤立的最近邻等电子Te对（Te 2）上。这一解释证实了从头计算。峰揭示了反聚束光子发射和沿[110]和[-110]偏振的双重态结构。我们分析了时间分辨的光致发光衰减，以阐明暗态在单个精细结构分裂激子的自旋弛豫和辐射复合中的作用。
2005-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Excitons in WSe2 time-resolved ARPES: particle or oscillation?
Istituto di Struttura della Materia and Division of Ultrafast Processes in Materials (FLASHit) of the National Research Council（国家研究委员会物质结构研究所及材料超快过程分部（FLASHit））；Laboratory of Ultrafast Spectroscopy (LSU) and Lausanne Centre for Ultrafast Science (LACUS), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院超快光谱实验室（LSU）与洛桑超快科学中心（LACUS））
研究通过结合理论和实验方法，揭示WSe2时间分辨ARPES中观察到的动力学行为并非传统认为的束缚电子-空穴激子，而是光诱导从直接到间接激子绝缘体序的转变。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Coherent Excitonic Quantum Beats in Time-Resolved Photoemission Measurements
通过超快激光脉冲对材料的相干激发在时间分辨光电发射测量中可以具有有趣的、可观察的动力学。超快抽运脉冲的宽光谱宽度可以相干激发多个激子能级。当这种相干激发态通过光电子能谱探测时，不同激子能级的偏振之间的干涉可以导致可观察到的相干激子拍频。本文提出了计算相干激发激子态的时间和角度分辨光电子能谱的理论方法。随后，我们应用我们的形式主义一个简单的模型例子类氢激子能级，以确定控制量子拍频的依赖关系。我们的研究结果表明，相干量子激子拍频的最明显的效果是看到中间的激发激子能级和泵浦脉冲的中心能量提供这种效果的可调谐性。
2019-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing excitons with time-resolved momentum microscopy
Georg-August-Universität Göttingen（哥廷根大学）；International Center for Advanced Studies of Energy Conversion (ICASEC)（能源转换高级研究中心）
利用时间分辨动量显微镜技术，研究二维材料和有机半导体中激子的能量景观和波函数特性。
2024-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Polarization and time-resolved photoluminescence spectroscopy of excitons in MoSe2 monolayers
我们研究谷激子动力学MoSe2单分子膜的偏振和时间分辨光致发光（PL）光谱在4K。在圆偏振激光激发后，我们记录了典型的$\leq5\%$的PL的低圆偏振度。这比在MoS2和WSe2单层中在可比条件下诱导的极化低约10倍。在PL激发（PLE）实验中监测激子偏振作为激发激光能量和功率的函数的演化。快速PL发射时间记录为中性激子的$\leq3$ ps和带电激子（trion）的12 ps。
2015-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant self-driven exciton-Floquet signatures in time-resolved photoemission spectroscopy of MoS$_2$ from time-dependent GW approach
时间分辨角分辨光电子能谱（TR-ARPES）是一种单粒子光谱技术，可以探测动量空间中的激子（两粒子激发）。我们提出了一个从头算，时域GW方法TR-ARPES和单层MOS $_2$。我们发现，光激发激子可以测量和量化的卫星带，以及导致重整化的准粒子带。这些功能解释的激子Floquet现象引起的激子随时间变化的玻色子场，这是数量级强于激光场诱导的Floquet带在低维半导体。我们的发现为理解光场驱动材料的行为打开了一扇大门。
2023-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A composite electrodynamic mechanism to reconcile spatiotemporally resolved exciton transport in quantum dot superlattices
本文利用TRUSTED显微技术结合动力学蒙特卡洛模拟，揭示了量子点超晶格中包含近场FRET和远场发射/重吸收的复合激子输运机制，为器件设计提供了统一框架。
2023-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Angle resolved photon spectrum and quasiparticle excitation spectrum in an exciton superfluid
在低于液氦温度的半导体电子-空穴双层系统中，人们对激子超流体进行了广泛的实验研究。然而，激子超流体是亚稳态的，最终会通过发射光子而衰变。在这里，我们表明，从激子超流体发出的光具有独特的和不寻常的功能，不共享任何其他原子或凝聚态物质系统。我们计算了激子超流体中的角分辨光子谱、动量分布曲线、能量分布曲线和准粒子激发谱，并对激子和激子-极化激元系统的相关实验数据进行了评述。
2009-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Long-Lived Coherence between Incoherent Excitons revealed by Time-Resolved ARPES: An Exact Solution
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, University of Science and Technology of China（合肥微尺度物质科学国家研究中心，中国科学技术大学）；Dipartimento di Fisica, Università di Roma Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学物理系）；INFN, Sezione di Roma Tor Vergata（意大利国家核物理研究所，罗马托尔维加塔分部）
通过精确可解的两带模型研究激子动力学，发现非共振泵浦下非相干激子之间存在抗声子退相干的量子拍和长寿命相干性。
2026-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Time resolved excitonic coherent polarization dynamics in GaAs multiple quantum wells
研究了GaAs多量子阱中探测脉冲激发的激子相干极化随时间演化的泵浦诱导调制。为此，我们进行飞秒时间分辨泵浦探测反射率测量使用频率上转换在正负泵浦探测延迟。激子的线性和非线性极化，这通常是不考虑在描述泵浦探测实验的干扰所产生的贡献，需要理解的结果。
2003-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct Determination of Exciton Wave Function Amplitudes by the Momentum-Resolved Photo-Electron Emission Experiment
本文研究了绝缘晶体中自由激子的光电子发射过程的概念问题。在这种PEE过程中，只有构成激子的电子突然发射出晶体，而构成激子的空穴仍然留在晶体内部，并被迫弹回到其原始价带。这种对空穴的反冲肯定反映在PEE的谱中，其谱具有沿价带的动量-能量曲线的统计分布。这个分布只是激子波函数振幅的平方，因为它显示了电子和空穴最初是如何结合在一起的。因此，动量分辨PEE可以直接确定激子波函数。以GaAs中的$Γ$和鞍点激子为例，阐明了这些问题。新的PEE实验也建议。
2017-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Incoherent phonon population and exciton-exciton annihilation in monolayer WS2 revealed by time-resolved spontaneous Raman scattering
原子薄层过渡金属二硫属化合物因其丰富的光学性质和在纳米电子学领域的潜在应用而受到广泛关注。在本工作中，我们利用时间分辨自发拉曼散射光谱研究了单层WS 2中的非相干光学声子和激子布居动力学。在激子跃迁激发时，斯托克斯和反斯托克斯光学声子散射强度都表现出很大的降低。基于细致平衡，光学声子的人口被检索，这表明一个瞬间建立和弛豫寿命约4 ps的激子密度E12 cm-2。相应的光学声子温度上升了25 K，最终，在大约10皮秒之后，导致晶格加热仅约3 K。从瞬态振动拉曼响应中提取的激子弛豫动力学显示出强烈的激发密度依赖性，这表明双分子对衰变有重要贡献。激子弛豫速率为（70 ps）~（-1），激子-激子湮灭速率为0.1 cm ~ 2s ~（-1）。这些结果提供了有价值的洞察光激发后的热动力学和增强二维过渡金属材料中的基本激子动力学的理解。
2019-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Momentum-Resolved Exciton Coupling and Valley Polarization Dynamics in Monolayer WS$_2$
过渡金属双硫族化合物中激子态在布里渊区的耦合可以导致超快谷退极化。利用时间和角度分辨的光电发射，我们提出了动量和能量分辨的测量激子耦合单层WS $_2$。通过比较全四维（$k_x, k_y, E, t$）数据集后，线性和圆偏振激发，我们能够解开谷间和谷内激子耦合动力学。记录在激子结合能的基础上，而不是激发能，我们观察到强烈的混合之间的B $_{1s}$激子和A $_{n>1}$状态。通过谷间耦合（例如K $^-$ $\rightarrow$ K $^+$）填充的激子观察到的光电子能量和动量分布表明，占主导地位的谷去极化机制保持激子结合能和质心动量，与谷间库仑交换一致。在较长的时间尺度上，激子弛豫伴随着动量空间分布的收缩。
2022-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Momentum-resolved observation of exciton formation dynamics in monolayer WS$_2$
过渡金属二硫属化物中激子形成的动力学很难通过实验测量，因为许多动量间接激子态无法通过光学带间光谱获得。在这里，我们结合了一个可调泵，高谐波探测激光源与三维动量成像技术映射光电子从单层WS $_2$。这提供了在超快时间尺度上对激发态的动量、能量和时间分辨的访问。高的时间分辨率的设置，使我们能够跟踪其内在的时间尺度上的早期激子动力学和观察的动量禁止的暗K $Σ$激子光激发后几十飞秒的形成。通过调节激发能，我们操纵的相干激子极化的时间演化，并观察其对暗激子形成的影响。实验结果与完全微观理论非常吻合，解决了WS $_2$中亮激子和暗激子的时间和光谱动力学。
2021-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence Functional Approach to Non-Perturbative Exciton Binding Renormalization from Phonons
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Oden Institute for Computational Engineering and Sciences, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校奥登计算工程与科学研究所）；Kavli Energy NanoScience Institute（卡弗里能源纳米科学研究所）
本文基于GW近似和密度泛函微扰理论，构建了能捕捉声子如何随温度改变激子束缚能的多体哈密顿量，并通过路径积分蒙特卡洛方法非微扰地计算了极化函数。研究发现，除纵向光学模的长程偶极相互作用外，声学模的短程变形势也能显著改变电子和空穴极子的束缚能，但激子束缚能主要由光学声子耦合引起。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Exciton Dynamics and Time-Resolved Fluorescence in Nanocavity-Integrated Monolayers of Transition-Metal Dichalcogenides
我们已经开发了一个从头算为基础的全量子数值精确的方法来模拟激子动力学和时间和频率分辨的荧光光谱的腔控制的二维材料在有限的温度下，并将这种方法应用到单层WSe 2系统。这使我们能够建立极化子和极化激子效应的动力学和光谱特征，并揭示它们在相关温度范围内的特征时间尺度。
2023-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Real-time observation of spin-resolved plexcitons between metal plasmons and excitons of WS$_2$
二维过渡金属二硫族化物（TMD）中共振耦合的金属等离子体激元和自旋解耦的亮激子之间的强光-物质相互作用可以产生离散的自旋分辨激子-等离子体激元（plexciton）。人们已经在低温条件下对纳米腔中的自旋激子-极化激元进行了一些研究，但是，在时域上对自旋分辨激子的研究仍然缺乏成功的实现。在这里，我们能够识别这两个自旋分辨plexcitons离散在室温下，并研究其超快的时间动力学尺寸可调的$Au-WS_{2}$混合纳米结构使用飞秒泵浦探测光谱技术。此外，我们属性的激子和等离子体激元之间的零失谐实现在$\sim$ 7.0 ps随着瞬态拉比分裂能量超过$\sim$ 250 meV的自旋plexcitons，验证极化激元形成的强耦合条件。因此，在金属-TMD平台中实现这些新颖的自旋激子对于在室温下操作的量子光子学中的基本理解及其可能的未来应用都是有趣的。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Bright-Exciton Fine Structure and Anisotropic Exchange in CdSe Nanocrystal Quantum Dots
本文报道了胶体CdSe量子点中亮激子（自旋-1）和暗激子（自旋-2）的偏振分辨共振光致发光（PL）光谱。使用高达33 T的高磁场，我们共振激发（并选择性地分析PL）自旋向上或自旋向下的激子。在低温（<4K）和高于~10 T时，由于自旋翻转的亮激子，光谱发展出窄的圆偏振峰。它的演变与磁场直接揭示了一个大的（1-2毫电子伏），内在的精细结构分裂的明亮的激子，由于各向异性交换。这些发现得到了单纳米晶体的时间分辨PL研究和偏振分辨PL的支持。
2006-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the Excitonic Transition and Associated Dynamics in Confined Long Linear Carbon-chains with Time-Resolved Resonance Raman Scattering
长的线性碳链已经吸引了强烈的兴趣所产生的显着性质的预测和他们的潜在应用在未来的纳米技术。在这里，我们全面询问激子跃迁和相关的弛豫动力学的纳米管限制长线性碳链，通过使用稳态和时间分辨拉曼光谱。限制碳链上的激子弛豫动力学发生在数百皮秒的时间尺度上，与发生在几皮秒时间尺度上的宿主动力学形成强烈对比。一个突出的时间分辨拉曼响应观察到在一个广泛的能量范围从1.2到2.8 eV，其中包括强拉曼共振区周围的2.2 eV。从高激发能下的动力学发现了链和纳米管主体之间强耦合的证据，这为从主体碳纳米管到链的有效能量转移提供了明确的证据。我们的实验研究提出了长线性碳链激子动力学的第一个独特的表征，为理解不同碳同素异形体之间的相互作用提供了不可或缺的知识。
2021-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Spatial Hole Burning Dynamics in Monolayer WS2: Insights from Time-resolved Photoluminescence Spectroscopy
本文通过时间分辨光致发光成像光谱研究单层WS2中激子的超快非线性输运，揭示空间烧孔与再增亮现象由激子-激子湮灭、硫空位俘获空穴和光氧化共同主导，并与扩散模型模拟高度吻合。
2025-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spatially, Temporally and Polarization-Resolved Photoluminescence Exploration of Excitons in Crystalline Phthalocyanine Thin Films
有机半导体薄膜中长程序的缺乏阻碍了在光学实验中揭示激子的完整性质，因为带隙区域中的衍射极限光束直径远远超过典型的晶粒尺寸。在这里，我们提出了空间，时间和偏振分辨的双重光致发光/线性二色性显微镜实验，调查激子状态在一个单一的晶粒内的溶液处理酞菁薄膜。这些实验揭示了存在离域单重态激子，极化沿高迁移率轴在这个准一维电子系统。由沿高迁移率轴的分子堆积控制的强离域π轨道重叠是打破辐射复合选择规则的原因。使用我们的线性二色性扫描显微镜设置，我们进一步建立了在100 K以上发生的分子旋转（即结构相变），防止在室温下观察到这种激子。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast spin-resolved spectroscopy reveals dominant exciton dynamics in conducting polymer polyaniline
导电聚合物聚苯胺（PANI）由于其独特的电学和光学特性而具有广泛的光电应用。虽然已经进行了大量的工作来理解平衡性质，但控制其非平衡光学响应的电荷类型的性质几乎没有被理解;许多研究已经争论了PANI中光生电荷类型的性质，特别是它是基于极化子还是激子。在这里，我们报告的实验证据表明，聚苯胺的电荷弛豫动力学主要由激子。利用超快自旋分辨泵浦-探测光谱，我们观察到聚苯胺的电荷动力学是强烈的自旋极化，表现出自旋保利阻塞效应。包括自旋独立和spindependent动力学的调查表明，没有自旋翻转过程中涉及的电荷弛豫。这为PANI中激子主导的光响应提供了令人信服的证据。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherence of dipole-forbidden Rydberg excitons in Cu$_2$O measured by polarization- and time-resolved multi-photon spectroscopy
本研究提出结合双光子激发与差频产生的多光子技术，结合偏振层析成像测量Cu₂O中电偶极禁戒里德堡激子的相干动力学，测得1S态退相时间达3 ns，外磁场下观测到量子拍频的三种区域，为禁戒激子相干研究提供新工具。
2025-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Orbital-resolved Observation of Singlet Fission
本研究利用时间-角分辨光电子能谱观测并五苯晶体中单重态裂变的初始步骤，揭示其电荷转移介导机制，实现激子态的轨道与局域性分辨，为分子系统等的动力学研究提供新路径。
2023-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Time- and Polarization-Resolved Optical Spectroscopy of Colloidal CdSe Nanocrystal Quantum Dots in High Magnetic Fields
为了阐明胶体半导体纳米晶体量子点中的自旋（而不是电荷）自由度，我们报告了胶体CdSe量子点在高达45特斯拉的超高磁场中的一系列静态和时间分辨光致发光测量结果。在低温（1.5 K - 40 K）下，稳态光致发光（PL）随外加磁场的变化呈现出高度的圆极化，表明存在自旋极化激子.时间分辨的PL研究表明，随着磁场和温度的增加，辐射激子寿命显著降低。除了初始突发的非偏振PL后立即光激发，高场时间分辨PL测量揭示了恒定的圆偏振度在整个激子的寿命，即使在存在显着的激子转移通过福斯特能量转移过程。
2005-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved ARPES in pumped excitonic systems: Floquet physics induced by excitonic fields
Dipartimento di Fisica “E.R. Caianiello”, Università degli Studi di Salerno（萨莱诺大学 E.R. 卡亚涅洛物理系）；CNR-SPIN, Unità di Salerno（意大利国家研究委员会 SPIN 研究所萨莱诺分部）；CNISM, Unità di Salerno, Università degli Studi di Salerno（萨莱诺大学 CNISM 研究所萨莱诺分部）
研究泵浦激子系统的TR-ARPES，基于DPOA理论框架，考虑库仑相互作用，分析平衡与非平衡状态下的相图及边带情况，证实相关实验观察，确立DPOA为模拟相互作用电子系统超快现象的有效准确方法。
2026-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Interplay between Plasmon Luminescence and Vibrationally Resolved Molecular Luminescence Induced by Scanning Tunneling Microscopy
利用非平衡格林函数方法研究了分子激子与表面等离子体激元之间的耦合（激子-等离子体激元耦合）对分子和表面等离子体激元发光性质的影响。分子吸收和增强分子的电子和振动模式（分子模式）导致的谷和峰结构的表面等离子体的发光光谱。这些结构将对应于在最近的实验中观察到的峰和谷结构。我们发现，除了分子动力学，由表面等离子体的再吸收起着重要的作用，在确定的发光光谱轮廓。
2013-06-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Isolating Exciton Dissociation Pathways in ReSe$_{\text{2}}$
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Quantum Matter Institute（量子物质研究所）；Canadian Light Source（加拿大光源）
通过TR-ARPES研究ReSe₂中激子和边带载流子的分离，揭示激子光电离是解离机制，为强激子材料的激子-载流子转换路径提供新策略。
2026-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Polarization-Resolved Core Exciton Dynamics in LiF Using Attosecond Transient Absorption Spectroscopy
本文利用阿秒XUV瞬态吸收光谱研究LiF薄膜核心激子动力学，发现小于5 fs的NIR探测脉冲可映射激子相干衰减，且激光偏振能控制亮暗激子耦合，证明偏振是探索固态材料核心激子轨道取向的强大工具。
2025-04-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Direct calculation of exciton binding energies with time-dependent density-functional theory
激子是出现在绝缘体和半导体带隙之下的电子-空穴对。它们对光伏至关重要，但很难用时间相关密度泛函理论（TDDFT）获得，因为大多数标准交换相关（xc）泛函缺乏适当的长期行为。此外，用TDDFT计算的块状固体的光谱通常缺乏区分离散的、弱束缚的激子与连续体所需的分辨率。我们适应Casida方程形式主义的分子激发周期性固体，这使我们能够直接获得激子结合能。本文计算了小禁带和大禁带半导体和绝缘体的激子结合能，研究了最近提出的自举xc核[S。Sharma等人，物理修订信函107，186401（2011）]，并将形式体系扩展到三重态激子。
2013-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Advances in momentum-resolved EELS of phonons, excitons and plasmons in 2D materials and their heterostructures
University of Oslo（奥斯陆大学）；Ferdinand-Braun-Institut (FBH)（费迪南德·布劳恩研究所）
本文综述了动量分辨电子能量损失谱在二维材料及其异质结构中探测声子、等离激元和激子及其耦合的研究进展，强调其高分辨率和纳米级空间选择性。
2025-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved spectroscopy of exciton states in single crystals, single crystalline films and powders of YAlO_3 and YAlO_3:Ce
本文研究了YAlO_3和YAlO_3：Ce的单晶、单晶薄膜、粉末和陶瓷在4.2-300 K、4-20 eV能量范围内的光激发和X射线激发下的发光特性。负责各种激子相关的发射和激发带的缺陷的起源和结构已经确定。YAlO_3 SCF的~ 5.6eV发射归因于自陷激子。在YAlO_3 SC中，主要的5.63 eV和4.12 eV发射分别归因于孤立的反位缺陷Y^{3+}_Al和与最近邻氧空位相关的Y^{3+}_{Al}缺陷上的激子。热刺激释放的电子，被困在这些缺陷，发生在200 K和280 K，分别。计算了与Y^{3+}_{Al}有关的各种缺陷的形成能。通过NMR测量确认了Y_{Al}反位点相关缺陷的存在。阐明了各种本征缺陷和杂质缺陷对Ce^{3+}心发光特性的影响。
2011-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Signatures of dark excitons in exciton-polariton optics of transition metal dichalcogenides
研究了暗激子对hBN封装的WSe$_2$和MoSe$_2$单层动量分辨吸收谱的影响，发现声子介导的散射使WSe$_2$下极化激元支吸收显著增强，为通过动量分辨吸收确定暗激子态能量提供了新思路。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
External screening and lifetime of exciton population in single-layer ReSe$_2$ probed by time- and angle-resolved photoemission spectroscopy
本研究利用时间与角分辨光电子能谱，揭示了单层ReSe$_2$中激子的双指数衰减动力学，并发现双层石墨烯衬底屏蔽导致激子显著离域化。
2023-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-dependent density-functional theory of exciton-exciton correlations in the nonlinear optical response
利用含时密度泛函理论（TDDFT）方法分析了半导体光学响应中可能存在的非线性激子-激子关联效应。为此，我们推导出激子极化的非线性（三阶）TDDFT方程。在这个方程中，非线性时间相关效应由有效激子-激子相互作用的时间相关（非绝热）部分描述，其取决于交换相关（XC）核。我们应用该方法研究了GaAs量子阱的非线性光学响应。特别地，我们计算了系统的二维傅立叶谱，并与实验数据进行了比较。我们发现，有必要使用非绝热XC核来描述激子束缚态-双激子，这是由于延迟TDDFT激子-激子相互作用形成的。
2013-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons in solids from time-dependent density-functional theory: Assessing the Tamm-Dancoff approximation
固体中的激子效应可以使用含时密度泛函理论（TDDFT）的Bethe-Salpeter方程（BSE）或Casida方程来计算。在这两种方法中，Tamm-Dancoff近似（TDA），它简化了激励和去激励，被广泛用于减少计算成本。在这里，我们研究了TDA的激子结合能的固体从Casida方程使用长程校正（LRC）交换相关内核的效果。我们发现TDA稍微低估了半导体的TDDFT-LRC激子结合能，但显著低估了绝缘体的激子结合能（即，超过100%），因此必须求解完整的Casida方程来描述强束缚激子。这些发现是相关的，在正在进行的搜索精确和有效的TDDFT方法的激子。
2016-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic optical spectrum of semiconductors obtained by time-dependent density-functional theory with the exact-exchange kernel
采用含时密度泛函理论中的精确交换（EXX）Kohn-Sham方法，计算了体硅的光吸收谱，得到了与实验符合较好的吸收谱，其中包含了激子的特征. ESX核的分析表明，包括库仑耦合的电子-空穴对和正确的长波长行为的内核是至关重要的半导体中的激子效应的正确描述。
2002-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Real-time exciton dynamics with time-dependent density-functional theory
线性响应时间依赖的密度泛函理论（TDDFT）可以描述绝缘体和半导体光谱中的激子特征，使用行为为$-1/k^{2}$的交换相关（xc）核到首阶。我们展示了如何激子可以在实时TDDFT建模，使用xc矢量势近似，远程校正xc内核构建。我们证明了各种材料，这种实时的方法是一致的频率依赖性的线性响应，获得飞秒激子动力学短脉冲激发后，可以扩展到一些谨慎的非线性制度。
2021-02-02 cond-mat.mtrl-sci
A Spatial Localizer for Constituent-Resolved Exciton Wannier Functions
Emory University（埃默里大学）
本研究构建了一种无试探态、规范不变的激子空间定位器，可同时最大程度局域激子组分电子和空穴坐标，适用于通用多带情况，在特定双层模型中揭示了相关对称性对激子瓦尼尔函数偶极矩的约束。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitons in epitaxially grown WS2 on Graphene: a nanometer-resolved EELS and DFT study
Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普斯大学）；Carl von Ossietzky University of Oldenburg（奥尔登堡卡尔冯奥西茨基大学）；AIXTRON SE（AIXTRON股份公司）
本研究通过纳米级EELS和DFT分析，揭示了在石墨烯上生长的WS2不同层数配置下的激子特性及环境影响。
2024-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Excitons in two-dimensional atomic layer materials from time-dependent density functional theory
将含时密度泛函理论（TDDFT）应用于二维原子层材料吸收光谱的计算。通过多体微扰理论（MBPT）的计算，我们发现双层六方氮化硼（h-BN）的第一亮激子态的性质依赖于层的堆积类型，即，AA $'$堆叠中的电子和空穴存在于同一层中（层内激子），而A $'$ B堆叠表现出层间激子。我们表明，TDDFT方法与元广义梯度近似的交换相关（XC）的潜力，和Bootstrap XC内核可以捕获的吸收峰，对应于这些激子没有计算繁重的GW和Bethe-Salpeter方程计算。我们还表明，TDDFT方法提供了单层过渡金属二硫属化物，MoS $_2$和MoSe $_2$的吸收光谱。这项研究证实了TDDFT方法的有效性的第一次调查的复杂的二维原子层材料的光学性质的MBPT计算不能很容易地应用。
2020-01-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Time-dependent density-functional approach for exciton binding energies
含时密度泛函理论（TDDFT）可以精确地描述绝缘体和半导体中的光学过程，包括激子效应。从线性化的TDDFT半导体布洛赫方程的两带模型，我们推导出一个简单的形式计算激子结合能。这种形式主义导致了标准的Wannier方程的激子，具有由长程和动态交换相关（XC）效应确定的非局部有效的电子-空穴相互作用的推广。我们计算激子结合能在几个直接带隙半导体，使用交换只和模型XC内核。
2009-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Optoelectronic and Excitonic Properties of Oligoacenes: Substantial Improvements from Range-Separated Time-Dependent Density Functional Theory
采用含时密度泛函理论（TDDFT）中的区间分离方法研究了一系列线性并苯（从萘到并七苯）的光电和激子性质。在这些相当简单的系统中，众所周知的是，TDDFT方法使用传统的混合泛函令人惊讶地失败，在描述低的La和Lb价态，导致在大的，不断增长的错误的La状态和不正确的能量排序作为分子大小的函数。在这项工作中，我们证明了范围分离的形式主义在很大程度上消除了这两个错误，也提供了一个一致的描述激子在这些系统中的属性。我们进一步证明，重新优化的比例Hartree-Fock交换在传统的混合，以匹配基于波函数的基准计算仍然会产生严重的错误，和一个完整的100% Hartree-Fock范围分离是必不可少的同时描述的La和Lb过渡。通过对电子-空穴跃迁密度矩阵的分析，我们发现传统的杂化泛函过于偏离激子的位置，而低估了并苯体系的准粒子能隙。我们目前的研究结果强调的重要性，范围分离和渐近正确的贡献，在TDDFT交换调查光电和激子的性质，即使是这些简单的价激发。
2010-12-20 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph
Bound excitons in time-dependent density-functional-theory: optical and energy-loss spectra
利用含时密度泛函理论（TDDFT）再现了Bethe-Salpeter极化函数的多体图解展开，导出了一种稳健有效的频率相关非局域交换相关$f_{xc}(r,r';ω)$.作为例子，我们计算了LiF、\sio和金刚石的光谱以及LiF的有限动量转移能量损失谱。TDDFT的结果再现非常好的激子效应体现在贝特-萨尔彼得的方法，无论是强约束和共振激子。我们为$f_{xc}$提供了一个工作表达式，它可以快速评估并且易于实现。
2003-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Linear Response of TDDFT with LDA+U Functional: strongly hybridized Frenkel excitons in NiO
在含时密度泛函理论（TDDFT）的框架下，我们推导了LDA+U泛函的动力学线性响应，并以典型的莫特绝缘体NiO为基准.使用实空间Wannier函数制定，我们的计算成本低廉的框架提供了详细的见解形成紧密结合的Frenkel激子具有合理的精度。具体而言，发现多个激子的强杂化显著地修改激子性质。此外，我们的研究揭示了绝热近似在TDDFT与混合泛函和现有的Bethe-Salpeter方程方法中的一个显着的通用限制，提倡在未来的发展中强烈依赖能量的内核的必要性。
2010-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observing the spatial and temporal evolution of exciton wave functions
Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普斯大学）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）；University of Graz（格拉茨大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
利用trPOT技术，首次直接观测了激子波函数的空间和时间演化，揭示了其相干局域化和相位调制特性，并展示了激子-声子耦合驱动的自 trapping 现象。
2025-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Exciton diffusion in WSe2 monolayers embedded in a van der Waals heterostructure
我们结合时间分辨光致发光（TRPL）和空间分辨稳态显微光致发光（$μ$ PL）研究了六方氮化硼（hBN）包裹的WSe $_2$单层膜中激子的扩散.在300 K，我们提取激子扩散长度$L_X= 0.36\pm 0.02 \; μ$ m和激子扩散系数$D_X=14.5 \pm 2\;\mbox{cm}^2$ /s。这代表了近10倍的激子的有效迁移率增加，相对于几个以前报道的值nonencapsulated样品。在低温下，这些样品的高光学质量使我们能够区分不同激子物种的扩散：明亮和黑暗的中性激子，以及带电激子。暗中性激子的较长寿命产生较大的扩散长度$L_{X^D}=1.5\pm 0.02 \;μ$ m。
2018-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Finite-momentum dielectric function and excitonic effects from time-dependent density-functional theory with dielectrically screened hybrid functionals
本文提出混合TDDFT方法，结合介电屏蔽杂化泛函，以较低计算成本准确计算有限动量介电函数，实现激子色散和电子能量损失谱的高效计算。
2025-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of long-range corrected kernels and range-separated hybrids for excitons in solids
描述激子的最精确的理论方法是GW近似下的Bethe-Salpeter方程（GW-BSE）的解。然而，由于其计算成本，含时密度泛函理论（TDDFT）正在成为GW-BSE的替代方法来描述固体中的激子。目前，在TDDFT中描述固体光谱的最有效策略是在GW或剪刀校正能量之上使用长程校正的交换相关核。近年来，一种不同的策略，基于范围分离的混合泛函开始发展的框架内的时间相关的广义Kohn-Sham密度泛函理论（TDGKSDFT）。在这里，我们比较了远程校正内核与范围分离的混合泛函的描述激子在固体中的性能。这种比较的目的是权衡使用范围分离的杂交泛函的利弊，为这些泛函的理论发展提供新的视角。我们说明了比较的情况下，硅和LiF，固态激子的代表。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Atomically-resolved exciton emission from single defects in MoS$_2$
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本研究通过扫描隧道谱和发光技术，在原子尺度上关联了单层MoS2中单个缺陷的结构与光学发射，识别出碳氢复合物产生缺陷束缚激子，为二维材料量子发射器的确定性设计提供了基础。
2025-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient prediction of highly anisotropic excitonic properties in the layered antiferromagnet CrSBr via time-dependent density functional theory
University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；CIC nanoGUNE BRTA（纳米技术联合研究中心 nanoGUNE）；Universidad de Cantabria（坎塔布里亚大学）；Centro de Física de Materiales (CFM-MPC), CSIC-UPV/EHU（材料物理中心 (CFM-MPC)，西班牙国家研究委员会-巴斯克地区大学）
本文提出一种高效方法，通过调制混合密度泛函并结合本征修正，准确预测CrSBr的电子和光学性质，同时保持激子与磁序耦合的定量准确性，为层状磁性半导体的激子和磁光电现象建模提供高效框架。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Determination of Energetic Positions of Electronic States and the Exciton Dynamics in a pi-Expanded N-Heterotriangulene Derivative Adsorbed on Au(111)
本研究通过双光子光电子能谱定量确定了吸附于Au(111)上的N-杂三聚茚衍生物的能级位置，测得输运带隙3.20 eV、光学带隙2.58 eV及激子结合能0.62 eV，并首次揭示了其飞秒至皮秒尺度的激子动力学。
2024-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Direct determination of momentum resolved electron transfer in the photo-excited MoS2/WS2 van der Waals heterobilayer by TR-ARPES
过渡金属二硫属化物异质双层膜中的光致电荷分离正在探索莫尔激子，自旋谷极化和激子/电子的量子相位。虽然不同的动量空间可能会严重参与电荷分离动力学，很少有人知道直接从实验。在这里，我们确定动量分辨电子动力学的WS 2/MoS 2异质双层使用时间和角度分辨光电子能谱（TR-ARPES）。在K谷的光激发后，我们在短至~70 fs的时间尺度上检测到M/2、M和Q谷/点中的电子，然后在~400 fs中在K和Q谷中动态平衡。层间电荷转移伴随着特定动量的能带重整化。这些发现揭示了声子散射的重要作用，直接和间接层间激子的共存，以及对自旋谷极化的限制。
2020-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zone-sectored organic crystals with spatially resolved exciton dynamics
本研究制备出具有分区扇形结构的正交晶相红荧烯微晶，通过多种表征技术揭示了不同扇形区域因晶胞取向差异产生的空间分辨激子动力学特性，建立了速率方程模型并提出材料基策略，为光子应用和光捕获提供新方向。
2025-07-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
