Electrical control of inter-layer excitons in van der Waals heterostructures
本文研究了垂直电场作用下过渡金属二硫属化物（TMDC）叠层中的激子，这里是MoSe $_2$ /WSe $_2$ van der Waals异质结.用密度泛函理论计算得到了能带结构，以及分别在导带和价带中的电子和空穴波函数。尽管异质结构的II型性质导致完全电荷分离的层间激子，但层间的载流子分布被示出为容易通过外场来调谐。我们的研究结果表明，中等值的电场产生更均匀分布的波函数沿异质结构，从而提高层间激子结合能，最显着的是，它的振子强度。
2017-09-25 cond-mat.mes-hall
Control of interlayer excitons in two-dimensional van der Waals heterostructures
基于过渡金属二硫属化物的范德华异质结构中具有独特自旋谷物理特性的长寿命层间激子使其在下一代器件的信息处理中具有前景。虽然已经广泛研究了不同类型的异质堆叠中的层间激子的发射特性，但是仍然缺乏改变谷态或调谐发射能量和强度所需的这些激子的操纵。在这里，我们证明了这种控制层间激子MoSe 2/WSe 2异质结构。我们的堆叠与h-BN的封装确保超净界面，使我们能够解决四个单独的窄层间发射峰。我们观察到两个主要的层间过渡与相反的螺旋圆偏振激发下，保存或反转入射光的偏振。我们进一步证明了控制的波长，强度和极化激子发射的电场和磁场。这种操纵层间激子及其极化的能力可以为新型激子和谷电子器件应用铺平道路。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall
Viscous hydrodynamics of excitons in van der Waals heterostructures
本文从理论上证明在过渡金属二硫化物单层和双层中可实现激子的粘性流体力学传播机制，并基于玻尔兹曼方程推导出描述激子粘性流动的方程组，同时比较了扩散、粘性流体力学和超流体三种传播机制及其实现条件。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall
Transport of indirect excitons and exciton mediated spin transport in a van der Waals heterostructure in magnetic fields
University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）
研究在磁场中MoSe₂/WSe₂异质结中间接激子与自旋输运的长程传输特性及其衰减距离与密度的关系。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall
Microscopic origin of anomalous interlayer exciton transport in van der Waals heterostructures
范德华异质结构成了一个平台，研究有趣的多体量子现象。特别是，过渡金属二硫属化物（TMD）异质双层主机长寿命的层间激子，表现出永久的面外偶极矩。在这里，我们开发了一个层间激子-激子相互作用的微观理论，包括层间激子的偶极性质以及它们的费米子结构，这引起了一个有吸引力的费米子交换。我们发现，这些相互作用有助于漂移力导致在高密度的MoSe $_2$-WSe $_2$异质结中的高度非线性激子传播。我们表明，传播可以通过改变TMD层之间的hBN间隔的数量或通过调整介电环境进行调谐。特别是，虽然违反直觉，我们发现，层间激子在独立的样品中传播慢于hBN封装的TMD中的激子-由于增强的净库仑漂移与更强的环境屏蔽。总的来说，我们的工作有助于更好地微观理解层间激子输运在技术上有前途的原子薄半导体。
2022-07-08 cond-mat.mes-hall
Crystal Phases of Charged Interlayer Excitons in van der Waals Heterostructures
多年来，激子的强关联相干态一直是理论和实验研究的主题。由于新出现的量子材料（例如范德华力（vdW）束缚的过渡金属二硫属元素（TMD）原子薄层），这个话题最近蓬勃发展。我们分析了最近在双层TMD异质结构中观察到的带电层间激子的集体性质。我们预测新的强相关相-晶体和维格纳晶体-可以选择性地实现与TMD双层适当选择的电子-空穴有效质量，只是改变他们的层间分离距离。我们的研究结果为非线性相干控制、电荷输运和量子vdW异质结的自旋光电子学应用开辟了新的途径。
2021-02-08 cond-mat.mes-hall
Distinctive g-factor of moire-confined excitons in van der Waals heterostructures
实验研究了高质量hBN/WS 2/MoSe 2/hBN异质结构在垂直磁场下近零扭转角的光致发光（PL）谱中激子峰的谷塞曼分裂。我们确定了两个中性激子峰的PL光谱：较低的能量表现出降低的g因子相对于较高的能量峰，和远低于最近报道的其他范德华（VDW）异质结构的层间激子的值。我们提供的证据表明，这样一个可辨别的g-因子源于空间限制的激子在潜在的景观所创建的莫尔图案，由于tolattice失配和/或层间扭曲的异质双层。这使得磁PL的一个重要工具，以达到更深层次的理解的效果上的激子限制在VDW异质结构的莫尔图案。
2022-04-04 cond-mat.mes-hall
Efficient transport kinetics of indirect excitons in van der Waals heterostructure
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本文通过实验发现范德华异质结构中间接激子具有反常的高迁移率，表明在面内无序存在下仍可实现高效输运，与间接激子超流性预测一致。
2026-05-30 cond-mat.mes-hall
Excitonic pattern formation from a wrinkling instability in a van der Waals heterostructure
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
研究MoSe₂/WSe₂异质结构中间接激子的光致发光，发现其呈现近周期性三角图案，特征波长约2.6微米。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall
Long-range spatial extension of exciton states in van der Waals heterostructure
University of California San Diego（加利福尼亚大学圣迭戈分校）
研究揭示了范德瓦尔斯异质结构中间接激子的长程空间扩展特性，通过光致发光谱窄线分析，发现激子态在摩尔势场中被弱散射限制，扩展距离达数微米。
2025-08-27 cond-mat.mes-hall
Interlayer exciton dynamics in van der Waals heterostructures
激子结合能高达数百meV，在光频范围内有很强的光吸收，这使得过渡金属二硫属化物（TMD）有望成为新型光电纳米器件。特别是，原子级薄的TMD可以堆叠成异质结构，从而能够设计具有定制特性的新材料。强库仑相互作用产生层间激子，其中电子和空穴在不同层中空间分离。在这项工作中，我们揭示了这些根本上有趣的和技术相关的层间激子态的形成，热化和衰变背后的微观过程。特别地，我们提出了示例性的MoSe $_2$ -WSe $_2$异质结构的层间激子结合能和波函数以及它们的时间和能量分辨动力学。最后，我们预测了层间激子对这些材料的光致发光的主要贡献。
2018-04-23 cond-mat.mes-hall
Moiré Excitons in Van der Waals Heterostructures
在通过堆叠两个单层半导体形成的范德华（vdW）异质结构中，晶格失配或旋转未对准引入面内莫尔超晶格。虽然人们普遍认为莫尔超晶格可以调制电子能带结构，并导致新的输运性质，包括非常规的超导性和相关驱动的绝缘行为，但其对光学性质的影响尚未进行实验研究。我们提出的光谱证据表明，层间激子被限制在一个高品质的MoSe 2/WSe 2异质双层小旋转扭曲的摩尔势。在光致发光中观察到一系列具有正或负圆偏振发射的层间激子共振，这与限制在莫尔势内的多个激子态一致。这些层间激子共振的复合动力学和温度依赖性与这种解释是一致的。这些结果表明，工程的可行性，人工激子晶体使用VDW异质结构的纳米光子学和量子信息的应用。
2018-07-10 cond-mat.mes-hall
Excitonic transport driven by repulsive dipolar interaction in a van der Waals heterostructure
本研究针对范德瓦尔斯异质结中稀薄体系的层间激子，探究排斥偶极相互作用对其输运动力学的影响，通过时空分辨光致发光成像观测发现相互作用可使扩散系数提升一个数量级，为激子器件发展提供了新方向。
2021-10-15 cond-mat.mes-hall
Long-range quantum transport of indirect excitons in van der Waals heterostructure
空间间接激子（IX）（也称为层间激子）的长寿命使得长距离IX传播成为可能。由原子级薄的过渡金属二硫属化物（TMD）层组成的范德华异质结构提供了实现具有高结合能的激子的机会，并为实现激子量子现象和激子器件提供了材料平台。深入研究了在TMD异质结构中IXs的传播。然而，尽管长IX寿命，数量级长于空间直接激子（DX）的寿命，一个相对短的距离IX传播与$1/e$衰减距离$d_{1/e}$几个$μ$ m的TMD异质结构的研究中报道。IX传播的短范围源自面内势，其使激子局域化并抑制激子输运。特别是，在TMD异质结构中预测的显著的面内莫尔电位可以对IX传播造成障碍。在这项工作中，我们实现了在MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结的宏观长程IX传播与$d_{1/e}$达到$\sim 100$ $μ$ m。IX传播的强烈增强是利用异质结构中的DXs共振的光激发实现的。IX传播的强烈增强源于IX本地化和散射的抑制，并在量子制度中观察到。
2022-06-03 cond-mat.mes-hall
Effect of spin-dependent tunneling and intervalley scattering in magnetic-semiconductor van der Waals heterostructures on exciton and trion polarization
Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）
本文研究了磁性半导体范德瓦尔斯异质结中自旋依赖隧道效应和谷散射对激子和三重态极化的影响，通过分析光致发光极化特性，揭示了自旋依赖的层间电荷转移和激子、三重态谷散射之间的相互作用，为远距离操控激子和三重态行为提供了新方法。
2026-05-19 cond-mat.mes-hall
Polarization and charge-separation of moiré excitons in van der Waals heterostructures
本文通过微观材料特异性理论研究了原子重构MoSe₂-WSe₂异质结构中的层内电荷分离，识别出三种依赖扭转角的激子区域，并预测了层内CT激子独特的莫尔位点跳跃行为，提出可通过介电工程调控电荷分离。
2024-10-28 cond-mat.mes-hall
Ultrafast phonon-driven charge transfer in van der Waals heterostructures
垂直堆叠的过渡金属二硫属化合物（TMD）的范德华异质结表现出丰富的能量景观，包括层间和谷间激子。最近的实验表明，在TMD异质结构的超快电荷转移。然而，电荷转移过程的性质仍然难以捉摸。基于微观和材料现实的激子理论，我们揭示了声子介导的散射通过强烈的杂化谷间激子支配的电荷转移过程中发生的子-100 fs的时间尺度。我们跟踪的时间，动量和能量分辨的光激发激子的弛豫动力学和确定的温度和堆叠依赖的电荷转移时间为不同的TMD双层。所提供的见解提出了一个重要的步骤，在微观上理解的技术上重要的电荷转移过程中的范德华异质结构。
2022-09-08 cond-mat.mes-hall
Direct visualization of hybrid excitons in van der Waals heterostructures
本文提出利用tr-ARPES直接观测范德华异质结构中的杂化激子，并预测MoS₂同质双层中会出现由杂化空穴产生的特征性双峰信号，为区分杂化激子与常规激子提供实验方案。
2023-05-05 cond-mat.mes-hall
Spin-Induced Linear Polarization of Excitonic Emission in Antiferromagnetic van der Waals Crystals
反铁磁体由于其固有的性质，包括太赫兹共振，多级状态，以及没有杂散场，在自旋电子学中显示出巨大的潜力。结合层状性质，范德华（vdW）反铁磁体有望在二维（2D）自旋电子学中提供新的见解和新的设计。vdW反铁磁体的零净磁矩增强了自旋的稳定性，但阻碍了自旋与激子等其他激发元素之间的关联。这种耦合是迫切期待的基础磁光研究和潜在的光自旋电子器件。在这里，我们报告了一个超尖锐的激子发射具有良好的单色性在反铁磁镍磷三硫化物（NiPS3）从散装原子薄片。我们证明了激子发光的线偏振垂直于NiPS3中有序的自旋取向。通过施加面内磁场改变自旋取向，我们进一步操纵激子发射极化。激子和自旋之间的这种强相关性为二维材料中的磁光研究提供了新的视角，从而为发展光自旋电子器件和基于反铁磁的量子信息技术开辟了一条道路。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall
Momentum-space indirect interlayer excitons in transition metal dichalcogenide van der Waals heterostructures
过渡金属二硫属化物（TMDC）的单层具有由激子（紧密结合的电子-空穴对）主导的特殊光学性质。通过确定性地堆叠单个单层来形成范德华异质结构允许通过选择材料和层的相对取向来调节各种性质。在这些结构中，出现了一种新型的激子，其中电子和空穴在空间上分离。这些层间激子允许探索多体量子现象，非常适合谷电子应用。大多数情况下，完全空间分离的电子和空穴源于单层布里渊区的$K$谷的基本模型被应用于描述这样的激子。在这里，我们结合光致发光光谱和第一性原理计算扩展层间激子的概念。我们确定了一个部分电荷分离的电子-空穴对在MoS $_2$/WSe $_2$异质结构驻留在$Γ$和$K$谷。我们控制这种新型的动量空间间接的，但强约束激子的相对取向的变化层的发射能量。这些发现代表了对TMDC异质结构和器件中激子效应的理解和控制的关键一步。
2018-03-13 cond-mat.mes-hall
Probing the inter-layer exciton physics in a MoS$_2$/MoSe$_2$/MoS$_2$ van der Waals heterostructure
堆叠半导体过渡金属二硫属化物（TMD）的原子单分子膜已成为设计其性能的有效方法。原则上，TMD异质结构的交错能带排列应导致形成具有长寿命和鲁棒谷极化的层间激子。然而，这些特征仅在MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构中同时观察到。本文报道了在MoS $_2$ /MoSe $_2$ /MoS $_2$三层范德华异质结中观察到的长寿命层间激子发射。所观察到的过渡层间的性质证实了光致发光光谱，以及通过分析的时间，激发功率和温度依赖性的层间发射峰。所观察到的复杂的光致发光动力学表明存在准简并动量直接和动量间接带隙。结果表明，圆偏振光抽运导致层间激子的长寿命谷极化。有趣的是，层间激子光致发光具有与激发相反的螺旋性。我们的研究结果表明，通过仔细选择形成范德华异质结的TMD，可以控制层间激子发射的圆偏振。
2017-09-13 cond-mat.mes-hall
Robust Interlayer Exciton Interplay in Twisted van der Waals Heterotrilayer on a Broadband Bragg Reflector up to Room Temperature
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
通过精确堆叠和扭角控制，在宽带布拉格反射器上实现室温下稳定的异三层层间激子，展示出显著的激子特性及光致发光增强。
2026-02-03 cond-mat.mes-hall
Plasmon-Enhanced Interface Charge Transfer Exciton of 2D In-Plane Lateral and van Der Waals MoS$_2$/WS$_2$ Heterostructures
采用第一性原理计算和有限元电磁模拟相结合的多尺度计算方法，研究了二维横向和范德华2 H相MoS 2/WS 2异质结构的等离子体增强层间电荷转移激子.在2 H横向和范德华MoS $_2$ /WS $_2$异质结中观察到弱ICT激子。理论结果揭示了等离子激元与ICT激子强耦合产生激子的物理原理。金属等离子体激元能强烈增强弱CT激子，为观察弱CT激子提供了新的途径。我们的研究结果有助于加深对横向和范德华异质结中激子与等离子体激元强耦合作用所产生的激子的理解。
2020-03-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Polaron-induced changes in moiré exciton propagation in twisted van der Waals heterostructures
本文基于微观多粒子理论，研究MoSe$_2$/WSe$_2$异质结中极化子引起的莫尔激子输运变化，揭示能带平坦化导致跳跃速率和传播速度随温度与扭曲角显著降低。
2024-01-15 cond-mat.mes-hall
Voltage-controlled long-range propagation of indirect excitons in van der Waals heterostructure
间接激子（IX），也称为层间激子，可以形成激子器件的介质，激子器件的操作基于激子的受控传播。激子器件的原理证明在GaAs异质结构中得到证明，其中激子器件的操作限于低温。范德华过渡金属二硫属化物（TMD）异质结构中的IX的特征在于高结合能，使得IX在室温下稳定，并提供了创建在高温下操作的适用于应用的激子器件的机会。然而，TMD异质结构的一个特征是存在莫尔超晶格势，这被预测会导致IX能量的调制达到数十meV。这些面内能量景观可以导致IX局部化，使得在TMD和GaAs异质结构中的IX传播根本不同，并且使得在TMD异质结构中是否可以实现长距离IX传播不确定。在这项工作中，我们实现了长距离IX传播的$1/e$ IX发光衰减距离达到13微米的MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构。实现了对激子发光的远程控制：激子晶体管漏极的激子发光信号被栅极电压控制在40倍以内。这些数据表明，长距离IX传播是可能的TMD异质结构与预测的莫尔超晶格势。
2021-01-04 cond-mat.mes-hall
All-electrical near-field injection of excitons in a van der Waals antiferromagnet
本研究在范德华二维反铁磁体CrSBr中实现了全电学近场激子注入，利用石墨烯隧道结隧穿电子的能量转移激发激子，观测到电致发光及厚层中的自杂化激子极化激元发射，为磁性质的自旋电子与光学读出应用奠定基础。
2025-05-21 cond-mat.mes-hall
Interplay between spin proximity effect and charge-dependent exciton dynamics in MoSe$_2$ / CrBr$_3$ van der Waals heterostructures
范德华异质结构中的半导体铁磁-非磁界面提供了一个独特的机会来研究依赖于多种现象的磁邻近相互作用，包括谷和层赝自旋，莫尔周期性或异常强的库仑结合。在这里，我们报告的MoSe $_2$和CrBr $_3$的光致发光之间的磁邻近效应的电荷状态的依赖性，从而谷极化的MoSe $_2$ trion状态符合密切的本地CrBr $_3$磁化，而中性激子状态保持不敏感的铁磁体。我们把这归因于自旋相关的层间电荷转移发生在激子和三重子辐射寿命之间的时间尺度上。更进一步，我们通过磁光克尔效应和光致发光揭示了对比谷偏振的域状空间形貌，我们推断其是锯齿状的或高度复杂的，其特征小于400 nm，对应于我们的光学分辨率。我们的研究结果提供了一个独特的洞察短寿命的谷激子和自旋相关的层间隧穿之间的相互作用，同时也突出了MoSe $_2$作为一个有前途的候选人，在范德华结构的奇异自旋纹理光学接口。
2020-10-21 cond-mat.mes-hall
Revealing giant exciton fine-structure splitting in 2D perovskites using van der Waals passivation
在过去的十年里，二维（2D）范德华材料的研究一直是新的光电子学和光子学应用开发中的一个活跃的研究领域。有机-无机层状钙钛矿是目前最有前途的2D范德瓦尔斯材料，由于其优异的光学亮度和增强的激子效应。然而，低的晶体质量和光谱扩散通常会加宽激子线宽，在传统的光致发光实验中模糊了激子的精细结构。在这里，我们提出了一个机械的方法来减少光谱扩散的影响，通过hBN-盖帽层状钙钛矿具有不同的厚度，揭示了激子精细结构。我们使用了一个随机模型链接的减少的光谱线宽与人口的活性电荷波动中心存在于有机间隔参加动态斯塔克位移。根据我们的直接光谱测量，当我们包括hBN帽时，活跃的波动中心减少了3.7至7.1倍。该速率与方形钙钛矿晶格和六方hBN晶格之间的重叠的分析非常一致。两个晶格之间的范德华力导致钙钛矿有机间隔分子的部分夹紧，因此，光谱扩散效应的动态斯塔克位移特性的幅度减小。我们的工作提供了一个简单的和低成本的解决方案，访问重要的精细结构激子态信息的问题，随着重要的载流子动力学的解释存在于有机间隔物，影响光发射的质量。
2022-04-21 cond-mat.mes-hall
Intrinsic circularly-polarized exciton emission in a twisted van-der-Waals heterostructure
对范德华异质结中激子的研究使人们对晶体对称性的相互作用和光-物质耦合的基本效应有了深刻的认识。特别是，发现MoSe $_2$/WSe $_2$的未失真、轻微扭曲的异质结构中的极化选择规则与莫尔超晶格有关。在这里，我们报告的出现在这样的异质结构的激子的圆偏振的显着程度的非共振驱动与线偏振激光。该效应在零磁场下存在，并且对垂直施加的磁场敏感地起作用。的巨大幅度的偏振，这是不能解释的常规双折射或光学活动的扭曲晶格，建议从一个新兴的热磁对称性在我们的结构，我们利用它来深入了解我们的设备的微观过程中产生的运动学起源。
2021-05-20 cond-mat.mes-hall
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
Exciton-polaritons in van der Waals heterostructures embedded in tunable microcavities
层状材料可以垂直组装以制造一种新型的几个原子层厚的范德华（VDW）异质结构，其与各种衬底和光电子器件几何形状兼容，从而实现用于控制光-物质耦合的新策略。在这里，我们将二硒化钼/氮化硼（MoSe $_2$ /hBN）量子阱（QW）在一个可调谐的光学微腔。部分光-部分物质极化激元本征态是由于MoSe $_2$激子和腔光子之间的强耦合而观察到的，这从中性激子和腔模式之间的明显的反交叉中得到证明，对于单个MoSe $_2$单层量子阱，分裂为20 meV，在MoSe $_2$ /hBN/MoSe $_2$双量子阱中增强到29 meV。共振分裂提供了激子辐射寿命为0.4 ps的估计。我们的研究结果铺平了道路的室温极化激元器件的基础上多量子阱VDW异质结构，其中极化激元凝聚和极化激元注入通过纳入石墨烯接触可能会实现。
2015-05-17 cond-mat.mes-hall
Upconverted electroluminescence via Auger scattering of interlayer excitons in van der Waals heterostructures
载流子-载流子相互作用的有趣物理学同样影响发光器件的操作，激发了对高密度激发载流子的半导体结构的研究，这是在大泵浦速率或具有长寿命电子-空穴对的系统中可达到的极限。通过向WSe $_2$ /MoS $_2$ II型异质结构中电注入载流子，我们建立了大量典型的光学沉默层间激子。在这里，我们揭示了它们的发射光谱，并表明发射能量是可调的所施加的电场。当通过在WSe $_2$和MoS $_2$之间引入hBN间隔物来抑制辐射复合速率而进一步增加粒子数时，俄歇型和激子-激子湮灭过程变得重要。这些过程被跟踪的上转换发射的观察表明，在非辐射俄歇过程中获得能量的激子可以恢复和辐射重组。
2019-05-24 cond-mat.mes-hall
High-mobility spin transport mediated by indirect excitons in a van der Waals heterostructure
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本研究针对范德华异质结构中间接激子介导的自旋输运展开研究，提出该机制可实现达10^5 cm^2/(eV·s)的高自旋迁移率，比TMD材料标准扩散自旋传输高数个数量级，为高迁移率自旋输运提供新途径。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall
Highly Valley-Polarized Singlet and Triplet Interlayer Excitons in van der Waals Heterostructure
二维半导体的特点谷电子学现象，由于锁定的自旋和动量谷的电子。然而，谷极化本质上是有限的单层晶体中的快速谷间电子空穴交换。异质双层晶体已被证明具有较长的激子寿命和谷去极化时间。但目前已报道的谷极化程度较低，谷选择规律和谷去极化机制仍存在争议。在这里，我们报告单重态和增亮三重态层间激子都超过80%的谷偏振，交叉和共偏振的泵浦激光，分别。这是在WSe 2/MoSe 2异质双层膜中实现的，具有精确的动量谷对准和窄的发射线宽。高的谷极化使我们能够识别异质结构中的能带极小值，并明确地确定了直接带隙激子跃迁、超快电荷分离、强烈抑制的谷去极化。我们的研究结果铺平了道路，使用半导体异质双层控制谷选择规则的valleytronic应用。
2019-01-31 cond-mat.mes-hall
Intertube excitonic coupling in nanotube van der Waals heterostructures
激子在原子级薄的过渡金属二硫属化物和2D范德华异质结构的光学中占主导地位。层间2D激子（其中电子和空穴驻留在不同层中）经由直接电荷转移或经由在层之间交换能量的库仑相互作用在异质结构中快速形成。在这里，我们报告了突出的管间激子效应在准一维范德华异质结组成的C/BN/MoS $_2$核/壳/皮纳米管。值得注意的是，在半导体CNT中激子的脉冲红外激发下，我们观察到在可见光范围内从MoS $_2$皮肤的快速（亚皮秒）激子响应，我们将其归因于相干制度中偶极-偶极库仑相互作用介导的管间双激子。在较长的（$>100$ ps）时间尺度上，从CNT核到MoS $_2$表层的空穴转移进一步改变了MoS $_2$的吸收.我们的直接演示管间激子相互作用和电荷转移在一维范德华异质结表明未来的应用在红外和可见光电子学使用这些径向异质结。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-exciton interaction in transition metal dichalcogenide monolayers and van der Waals heterostructures
由于强库仑相互作用，激子在2D材料中主导激发动力学。虽然电子之间的库仑散射已经得到了很好的研究，但激子的相互作用更具挑战性，仍有待探索。激子作为由电子和空穴组成的中性复合玻色子，表现出非平凡的散射动力学。本文研究了过渡金属二硫族化合物及相关的范德华异质结中的微观基础激子-激子相互作用。我们表明，有效的散射的关键标准是一个大的电子/空穴质量不对称引起的内部电荷的不均匀性的激子，并强调其cobosonic子结构。此外，交换和直接激子-激子相互作用都通过增强激子玻尔半径来增强。我们还预测了一个意想不到的温度依赖性，通常与声子驱动的散射，我们揭示了一个数量级更强的相互作用的层间激子由于其永久的偶极矩。所发展的方法可以推广到任意材料系统，并将有助于研究强关联激子系统，如莫尔超晶格。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long-distance decay-less spin transport in indirect excitons in a van der Waals heterostructure
本研究以范德瓦尔斯异质结中的空间间接激子为自旋载体，观测到衰减距离超100μm的无衰减长距离自旋输运，其随密度变化的局域化-输运-再局域化行为符合Bose-Hubbard理论，为自旋电子器件提供了新平台。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall
Magnetic-Field-Induced Wigner Crystallization of Charged Interlayer Excitons in van der Waals Heterostructures
North Carolina Central University（北卡罗来纳中央大学）；Institute of Spectroscopy, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院光谱学研究所）；National Research University ”Higher School of Economics”（国立研究大学高等经济大学）
研究磁场所致层间激子Wigner结晶化机制，分析强弱磁场下的相变行为，并提出改进的有效g因子概念。
2022-09-08 cond-mat.mes-hall
Transport and localization of indirect excitons in a van der Waals heterostructure
本文在MoSe2/WSe2范德华异质结构中实现了衰减距离超过100 μm的间接激子长程输运，并发现随激子密度变化出现局域化—长程输运—再入局域化现象，结果与Bose-Hubbard理论定性一致。
2023-07-03 cond-mat.mes-hall
Ultrafast exciton transport in van der Waals heterostructures
本文针对范德华异质结中激子的超快非扩散传播现象，提出了一种基于波导模式形成及其辐射传输的替代激子传输模型。
2024-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Exciton-exciton interactions in van der Waals heterobilayers
本研究结合理论与实验，基于第一性原理探讨范德华异质双层中的激子-激子相互作用，发现多体效应几乎完全补偿偶极蓝移，并在高密度下存在吸引与排斥行为的交叉，修正了偶极排斥主导的既有图像。
2023-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Ultrafast Exciton Dissociation and Long-Lived Charge Separation in a Photovoltaic Pentacene MoS2 van der Waals Heterojunction
二维（2D）层状材料和不同尺寸的纳米材料之间的范德华异质结为栅极可调谐光电子器件提供了独特的机会。混合维p-n异质结二极管，例如p型并五苯（0 D）和n型单层MoS 2（2D），对于光伏应用特别感兴趣，其中吸收截面和电荷转移过程可以通过从大量有机分子和2D材料库中合理选择来定制。在这里，我们研究了受激载流子在并五苯-MoS 2 p-n型-II异质结的瞬态吸收光谱的动力学。这些测量表明，MoS 2激子的解离发生在6.7 ps的时间尺度上的空穴转移到并五苯。此外，电荷分离态的寿命为5.1 ns，比先前报道的2D材料异质结的复合寿命长一个数量级。通过研究MoS 2衰变过程的分数振幅，发现从MoS 2到并五苯的空穴转移产率约为50%，剩余的空穴由于表面缺陷而被捕获。总体而言，并五苯-MoS 2 p-n异质结中的超快电荷转移和长寿命电荷分离态表明混合维范德华异质结构在光电子学、光探测器和相关光电技术中的重要前景。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall
Stacking enabled strong coupling of atomic motion to interlayer excitons in van der Waals heterojunction photodiodes
通过对WSe $_2$ /MoSe $_2$异质结光电二极管的光电流测量，揭示了原子运动与层间激子的叠加诱导强耦合.强耦合表现为明显的周期性边带的光电流光谱中的频率窗口接近层间激子共振。的边带，重复在大片的层间激子光电流谱，发生在能量增量直接对应于一个突出的异质结的振动模式。这种周期性的图案，连同层间光电导振荡，生动地展示了非常强的激子-声子耦合的出现-及其对层间激发的影响-在堆叠工程范德华异质结构器件。我们的研究结果建立光电流光谱作为一个强大的工具，询问层间激子的振动耦合，并提出了一个新兴的战略，以控制振动物理在固态。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical spectroscopy of excited exciton states in MoS2 monolayers in van der Waals heterostructures
MoS 2单分子膜的光学性质主要由激子，但对于直接剥离到SiO2衬底上的单分子膜中的光谱宽的光学跃迁，激发激子状态的详细信息是不可访问的。六方氮化硼（hBN）的封装可以接近均匀的激子线宽，但范德华异质结构中的干扰使得直接比较具有不同振子强度的光谱中的跃迁更具挑战性。在这里，我们揭示了反射率和光致发光激发光谱中的A-激子的激发态在封装在hBN层的校准厚度的二硫化钼单层的存在下，允许外推激子结合能约220毫电子伏。我们从理论上再现的能量分离和振子强度测量的反射率相结合的激子共振计算的屏蔽二维库仑势与转移矩阵计算的范德华结构的反射率。我们的分析表明，与理想的二维氢模型相比，屏蔽库仑势的激子振子强度与主量子数的演变非常不同。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dipolar interactions between field-tuneable, localized emitters in van der Waals heterostructures
虽然自由空间中的光子几乎不相互作用，但物质可以介导它们之间的相互作用，从而导致光学非线性。单量子水平上的这种相互作用会导致就地光子排斥，这对于基于光子的量子信息处理和实现光的强相互作用多体态至关重要。在这里，我们报告的排斥偶极-偶极相互作用的电场可调，局域化层间激子在MoSe $_2$ /WSe $_2$异质双层。具有面外非振荡偶极矩的单个定域激子的存在使第二激发的能量增加了$\sim$ 2 meV --比发射线宽大一个数量级并且对应于$\sim$ 5 nm的偶极间距离。在较高的激发功率下，多激子复合物以系统较高的能量出现。发射极化的磁场依赖性与偶极分子态的自旋谷单重态性质一致。我们的发现是一个重要的一步，创造激子的几个和多体状态，如偶极晶体与自旋谷旋量范德华（VDW）异质结构。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall
Optical Injection and Detection of Long-Lived Interlayer Excitons in van der Waals Heterostructures
本文提出一种光学方法，在范德华异质结构中注入并探测长寿命层间激子，寿命达8.8微秒，为研究强关联玻色子相及激子-电子混合物开辟新途径。
2025-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Attraction of indirect excitons in van der Waals heterostructures with three semiconducting layers
我们研究了一种由三层过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜组成的电容器，三层膜之间由六方氮化硼（hBN）隔开。我们假设该结构相对于中心层平面是对称的。对称性包括接触：如果中心层与负电极接触，则两个外层都与正电极接触。结果，足够强的电压$V$诱导指向外层之一的电子-空穴偶极子（间接激子）。反平行偶极子在很远的距离上相互吸引。因此，偶极在中心平面中交替，形成每个偶极具有负结合能的2D反铁电体。一个三层器件的充电是一阶跃迁，我们表明，如果$V_1$是创建一个单一的电子空穴对和充电这个电容器的$e$所需的临界电压，宏观电荷$Q_c = eSn_c$（$S$是设备面积）进入三层电容器在一个较小的临界电压$V_{c} < V_{1}$。换句话说，差分电容$C(V)$在$V = V_{c}$处是无限的。我们还表明，在一个无接触的三层装置，其中化学不同的中心层具有较低的传导和价带，光激发产生间接激子相互吸引，因此形成反铁电激子液滴。因此，间接激子发光与两层器件相比是红移的。
2019-03-19 cond-mat.mes-hall
Hyperbolic exciton-plasmon polaritons in MoS$_2$/MoOCl$_2$ van der Waals heterostructures
Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）；Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología, Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学光电子与微技术研究所）；Departamento de Ingeniería Electrónica, E.T.S.I de Telecomunicación, Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学电信工程学院电子工程系）
本文预测MoS₂/MoOCl₂异质结构可产生受多参数调控的双曲激子-等离激元极化激元，为可见光波段定向多模式极化激元工程提供无光刻平台。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall
Theory of optically induced Förster Coupling in van der Waals coupled Heterostuctures
我们研究了由石墨烯和单层过渡金属二硫属化物（TMD）组成的范德华异质结构中光诱导Förster耦合的影响。特别是，我们预测相应的退相速率和TMD层和石墨烯之间的快速能量转移在皮秒范围内。示例性地，我们发现在室温下MoSe $_2$ -石墨烯堆叠中约4ps $^{-1}$的热化激子的跃迁速率。这个时间尺度是在很好的协议与最近测得的激子在这种异质结的寿命。
2019-03-01 cond-mat.mes-hall
Twist Angle Tuning of Moiré Exciton Polaritons in van der Waals Heterostructures
扭曲的原子薄半导体的特征是莫尔激子。它们的光学特征和选择规则是很好理解的。然而，它们与光子在强耦合区的杂化，对于集成在光学腔中的异质结构，还没有成为研究的焦点。在这里，我们结合了激子密度矩阵形式主义与Hopfield方法提供微观的见解莫尔激子极化激元。特别是，我们表明，激子光耦合，极化激元能量，甚至极化激元分支的数量可以通过扭转角控制。我们发现，这些新的混合光激子态成为离域相对于组成激子由于光和更高能量的激子的混合。该系统可以被解释为具有周期性的自然量子超材料，该周期性可以通过扭转角来设计。我们的研究在微观上理解和控制扭曲原子薄半导体中的莫尔激子极化激元方面取得了重大进展。
2022-01-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Self-trapped interlayer excitons in van der Waals heterostructures
由于层间激子（IX）的自陷态（STS）对范德华异质结（vdWHs）的基本性质有重要影响，引起了人们极大的兴趣。尽管如此，STS的微观机制仍然存在争议。本文研究了激子-界面光学声子耦合对四种vdWHs中IX的结合能的修正，发现当电子和空穴的有效质量比合适时，这些IX都在STS中.结果表明，在几十meV范围内，这些STS可分为结合能增加的I型和结合能减小的II型，这与实验中IXs谱的红移非常一致，这为低温下IXs谱的蓝移和宽线宽提供了可能的解释.此外，这两种类型的自陷IX可以通过调整结构参数的vdWHs相互转化。这些结果不仅提供了对IX的自陷机制的深入理解，而且揭示了IX在vdWHs中的调制。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall
On superfluidity of indirect excitons in transition metals trichalcogenides van der Waals heterostructures
我们预测了一类新的二维材料-过渡金属三硫族化物（TMTC）的角度相关的超流性。用平均场方法研究了TMTC范德华异质结中间接激子的超流性。我们使用不同的电势来分析屏蔽效应对所研究现象的影响。我们的研究表明，角度依赖的超流性温度TMTC vdWHs：对于一个给定的密度的超流性的最大值和最小值$T_c$发生沿链和$a$ -方向，分别。这一工作对实现TMTC vdWH各向异性超流性的实验研究具有指导意义。我们提出了一个实验观察各向异性超流在TMTC vdWH。
2022-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Control of the exciton valley dynamics in van der Waals heterostructures
在具有过渡金属二硫属化合物单层的范德华异质结中，激子谷动力学是由激子中电子和空穴之间的长程交换相互作用驱动的。它耦合在相反的圆极化导致在单层平面中传播的激子的纵向-横向分裂的活跃状态。在这里，我们从理论上研究的电介质环境的影响上的远程交换相互作用，并演示如何在六方氮化硼的封装修改激子横向分裂。我们计算激子自旋/谷极化弛豫由于长程交换相互作用，并表明单层环境的变化导致显着的，高达五倍，增强激子谷极化寿命。
2020-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
