Charting the Exciton-Polariton Landscape in WSe2 Thin Flakes by Cathodoluminescence Spectroscopy
半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）为在环境条件下可见光谱中的强光-物质相互作用效应提供了一个迷人的发现平台。虽然大多数工作都集中在将激子与外镜、腔或纳米结构的共振光子模式杂交，但有趣的是，亚波长厚度的TMDC薄片本身可以充当纳米腔。在这里，我们确定这样的独立的平面波导的WSe $_2$的光学响应，通过阴极发光光谱。我们揭示了强烈的激子-光子相互作用效应，促进长距离传播激子-极化激元，并使直接成像的能量转移动力学起源于腔状法布里-珀罗共振。此外，由于在薄片中的不连续性的约束效应被证明是一种有效的手段来定制的激子-光子耦合强度，沿自然薄片的边缘。我们结合的实验和理论结果提供了更深入的了解激子-光子自杂化半导体TMDC，并可能铺平道路，光电纳米电路利用激子-光子相互作用。
2021-05-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Semiconductor Bloch equation analysis of optical Stark and Bloch-Siegert shifts in monolayers WSe$_2$ and MoS$_2$
本文报道了在强圆偏振非共振光场作用下WSe $_2$和MoS $_2$中激子共振的谷选择性Stark和Bloch-Siegert位移的理论和实验研究。我们预测和观察到的1 sA和1 sB激子跃迁的线性相互作用制度的瞬态位移。理论描述是基于半导体布洛赫方程。方程的解是用修正的微扰法得到的，该方法考虑了多体库仑相互作用的影响。这些解决方案允许解释的偏振依赖性的位移和计算其值解析。我们发现实验的理论描述的适用性的限制，通过观察瞬态激子光谱的变化，由于在高场振幅的驱动波的多体效应。
2022-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Resonant Raman scattering of surface phonon polaritons mediated by excitons in WSe$_2$ films
本研究通过低温共振拉曼光谱研究 hBN/WSe2 异质结构中激子介导的表面声子极化激元，发现信号带宽依赖 hBN 厚度，并用转移矩阵模拟解释，同时证明 SiO2 的 SPhP 也可由 WSe2 介导。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall
Exciton-polaritons in multilayer WSe$_2$ in a planar microcavity
由于高的结合能和振子强度，过渡金属二硫属化物薄片中的激子构成了实现强耦合轻物质系统的完美基础。在本文中，我们研究单层和少层WSe $_2$薄片封装在六方氮化硼和纳入一个平面的电介质腔。我们使用一个开放的腔设计，它提供了高达150毫电子伏的腔模能量的可调谐性。我们观察到一个强耦合制度之间的腔光子和中性激子在直接带隙单层WSe $_2$，以及在几层WSe $_2$薄片表现出间接带隙。我们讨论了激子的振子强度和共振线宽与层数的关系，并预测了激子-光子耦合强度。
2019-09-29 cond-mat.mes-hall
Identifying defect-related quantum emitters in monolayer WSe$_2$
过渡金属双硫族化合物单层膜由于其量子点的光活性而引起了人们的极大兴趣。在这里，我们提供了一个解释这些量子发射体的复合机制，通过偏振分辨和磁光光谱在低温下。在单层二硒化钨（WSe $_2$）中观察到三种与缺陷相关的量子发射体，它们的激子因子分别为2.02、9.36和不可观测的塞曼位移.空间局域激子的各种磁响应强烈表明，辐射复合源于缺陷诱导的能级，价带和导带之间的不同跃迁。此外，不同的g因子和零场分裂的三种类型的发射极强烈地表明，嵌入在单层量子点具有不同类型的限制势的局域激子，导致电子-空穴交换相互作用的范围内的值的存在下的各向异性。我们的工作进一步揭示了缺陷相关的量子发射体的复合机制，并为理解原子薄半导体中单光子发射体中缺陷的作用铺平了道路。
2020-02-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-exciton Interactions in Gold-WSe2 Multilayer structures
本文在EELS和CL光谱背景下，理论研究金-WSe2多层结构中运动电子探测杂化激子-等离极化激元的相互作用，发现激子A和B均与表面等离极化激元强耦合导致CL发射抑制，为设计高效光电器件铺平道路。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hot exciton transport in WSe2 monolayers
我们实验证明热激子输运h-BN封装的WSe 2单分子膜通过空间和时间分辨的光致发光测量在室温下。我们表明，非共振激发的热激子气体的均方位移的非线性演化主要是由于其过剩的动能的松弛，其特征在于由密度依赖的快速膨胀收敛到一个较慢的，恒定的速率膨胀。我们还观察到热激子气体的膨胀率在高激发密度下由于俄歇辅助热激子产生和声子辅助热激子弛豫过程之间的平衡而饱和。
2019-10-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Ultrafast valley-selective coherent optical manipulation with excitons in WSe$_2$ and MoS$_2$ monolayers
提高传统电子器件的速度限制需要创新的方法来操纵电子除了电荷之外的其他量子特性。另一种方法利用低维半导体中的谷自由度。在这里，我们表明，谷简并激子能量在过渡金属二硫属化物单层可以解除相干光相互作用的时间尺度上对应于几十飞秒。强非共振圆偏振光产生的光学斯塔克效应和布洛赫-西格特效应导致激子量子能级的谷选择性蓝移超过30 meV。我们通过研究过渡金属二硫属化物单分子膜中两个最强烈的激子共振来展示这些现象，并将结果与理论模型进行比较，该模型适当地包括库仑相互作用和激子色散。这些结果为工作在多太赫兹频率的超快谷电子打开了大门。
2023-03-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Single Photon Emission from Deep Level Defects in Monolayer WSe2
我们报告了一种有效的方法来观察单光子发射单层WSe 2通过施加静水压力。典型二维（2D）激子的光致发光峰显示出几乎相同的压力诱导蓝移，而压力诱导离散发射线（量子发射体）的能量则表现出压力不敏感行为。这些离散线发射的衰减时间约为10 ns，这比宽局域（L）激子的寿命长至少一个数量级。这些特征导致的结论是，激子绑定到深能级缺陷可以负责所观察到的单光子发射。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Valley depolarization in monolayer WSe2
本文系统地研究了WSe_2单层膜在不同温度、不同激发能和不同激子密度下的圆极化特性。实验证实WSe 2的谷去极化是由谷间电子-空穴交换相互作用决定的。更重要的是，观察到了谷圆极化率与激发功率密度的非单调关系，为激子谷间散射率与激发激子密度的非单调关系提供了实验依据。我们的实验观察的物理起源已被提出，这是在类比的D 'yakonov-Perel'机制，是在传统的GaAs量子阱系统的操作。我们的实验结果对于理解原子薄过渡金属双硫族化合物的谷赝自旋弛豫具有重要意义。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall
High quality-factor mechanical resonators based on WSe2 monolayers
悬浮单层过渡金属-二硫属化物（TMD）是一种结合了超低质量和优异光学性能的膜，使其成为光机械应用的有趣材料。然而，到目前为止，TMD谐振器的低测量品质因数一直是一个障碍。在这里，我们报告了一个超灵敏的单层TMD谐振器，使我们能够揭示其在低温下的机械性能的光学读出。我们发现，单层WSe 2谐振器的品质因数在室温以下大大增加，在液氮温度下达到1.6E^4，在液氦温度下达到4.7E^4。这超过了具有类似表面积的单层石墨烯谐振器的品质因数。在冷却谐振器时，由于WSe 2晶格的热收缩，谐振频率显著增加。这些测量使我们能够实验研究的热膨胀系数的WSe 2单分子膜的第一次。在基于MoS 2和MoSe 2单层的谐振器中也发现了高Q因子。在这项工作中发现的高品质因数的耦合机械振动态的二维激子，谷赝自旋，和单量子发射器，并为量子光机械实验的基础上的Casimir相互作用开辟了新的可能性。
2016-09-19 cond-mat.mes-hall
Acquisition and Analysis of Scanning Tunneling Spectroscopy Data $-$ WSe$_2$ Monolayer
采集和分析描述了从生长在SiC上的外延石墨烯上的WSe $_2$单层获得的扫描隧道光谱数据。进行数据的曲线拟合，以推断带边缘能量。除了描述用于拟合的理论曲线的细节之外，还在扫描隧道光谱技术的历史发展的更大背景下讨论了采集和分析方法。
2020-11-28 cond-mat.mes-hall
Excitonic resonances in thin films of WSe2: From monolayer to bulk material
我们目前的光学光谱（光致发光和反射率）的过渡金属二硫属化物WSe 2的薄层的研究，厚度范围从单到四层和散装限制。调查的光谱显示的激子共振作为层厚度的函数的演变，由于在能带结构的变化，重要的是，由于库仑相互作用的强度以及修改。所观察到的温度激活的能量转移和扩大的基本直接激子占常规半导体的标准形式主义。在WSe2单层中观察到光致发光产额随温度的大幅增加，表明存在竞争辐射通道。由于中性和带电激子在WSe 2单层的吸收型共振的观察报告和转移的振子强度从带电到中性激子的温度升高时的效果被证明。
2015-03-05 cond-mat.mes-hall
Probing exciton dispersions of freestanding monolayer WSe2 by momentum resolved electron energy loss spectroscopy
动量分辨电子能量损失谱被用来测量激子在WSe 2的独立单层中的分散。除了抛物线色散的谷激子，一个子间隙色散激子被观察到在特定的q值的第一次。同时STEM-ADF成像的本地探测区域表明，该子隙激子是由于多产的Se空位。
2019-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Valley dynamics probed through charged and neutral exciton emission in monolayer WSe2
单层过渡金属二硫属化物如WSe2和MoS2的光学带间跃迁受手性选择规则支配。这允许在动量空间中的特定K谷中有效地光学初始化电子。在这里，我们探测谷动态单层WSe 2通过监测分离的中性激子（束缚电子空穴对）和带电激子（trions）在光致发光的发射和极化动力学。中性激子光致发光强度的衰减时间约为4ps，而trion发射发生在几十ps以上。在达到约20%的稳定极化之前，trion极化动力学在几十ps内显示出部分的快速初始衰减，可以推断出典型的谷极化衰减时间大于1ns。这是稳定的、光学初始化的谷偏振的清晰特征。
2014-02-24 cond-mat.mes-hall
Superior valley polarization and coherence of 2s excitons in monolayer WSe2
我们报告的2s激子辐射发射的实验观察单层钨二硒化物，使六方氮化硼保护的高品质样品。2s发光是高度鲁棒的，并且持续高达150 K，为操纵谷自由度提供了新的量子实体。值得注意的是，在类似的实验条件下，2s激子显示出优于1 s的谷极化和相干性。这一观察结果提供了证据表明，库仑交换相互作用驱动的谷去极化过程，Maialle-Silva-Sham机制，在单层过渡金属二硫属化物的谷激子中起着重要作用。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall
Optical investigation of monolayer and bulk tungsten diselenide (WSe$_{2}$) in high magnetic fields
在高磁场$B\leq65$ T的光谱是用来揭示单层和散装过渡金属二硫属化物的载流子的非常不同的性质。在单层WSe $_{2}$中，激子发射随磁场线性移动，并表现出源于磁场诱导的谷分裂的分裂。单层的数据可以用一个单粒子图像来描述，对于大质量的狄拉克费米子，它具有一个类似狄拉克的哈密顿量，并有一个额外的项来唯象地包括谷分裂。相反，在体WSe $_{2}$的反转对称性恢复，传输测量显示出明显的激子行为与吸收的1s和2s状态。磁场引起自旋分裂，同时伴有小的反磁位移和高场下的回旋加速器行为，这在氢模型中得到了最好的描述。
2015-06-15 cond-mat.mes-hall
Enhanced nonlinear interaction of polaritons via excitonic Rydberg states in monolayer WSe2
强光学非线性在实现量子光子技术中发挥着核心作用。在固态系统中，激子-极化激元是实现这种非线性的一个有吸引力的候选者，它是由材料激发和腔光子的杂化产生的。在这里，激子之间的相互作用形成了极化激子非线性的基础。虽然基态激子之间的相互作用产生显著的光学非线性，但是这种基态相互作用的强度通常不足以达到量子非线性光学和强单极化激子相互作用的范围。然而，激发态具有增强的相互作用，因此有望进入单光子非线性的量子域，如冷原子系统的高位里德堡态所示。最近在单层过渡金属二硫属化物中观察到了处于激发态的激子。在这里，我们证明了激子极化激元的形成使用的第一激发激子态在单层二硒化钨（WSe 2）嵌入在微腔中。由于较大的激子尺寸相比，其基态对应物，实现的极化激元表现出增强的非线性响应超过一个数量级，证明通过修改的腔拉比分裂。二维半导体中激发激子-极化激元及其增强的非线性响应的演示，为在固态系统中产生强光子相互作用迈出了第一步，这是量子光子技术的必要组成部分。
2019-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-defined, Accumulation-mode Quantum Dots in Monolayer and Bilayer WSe$_2$
我们报道了单层和双层WSe $_2$中栅控空穴量子点的制备和表征。在WSe $_2$层上方和下方使用栅极操作器件以积累空穴气体，然后对于某些器件，选择性地耗尽空穴气体以限定点。在库仑阻塞区，电导随温度的变化与单能级输运一致，在温度高达10 K时，观察到通过量子点的激发态输运.对于双层WSe $_2$点的相邻电荷状态，使用激发态能量的磁场依赖性来估计不同状态的$g$因子在0.8和2.4之间。这些器件提供了一个平台，以评估谷自旋状态的单层和双层WSe $_2$作为量子位的应用。
2020-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous emission enhancement in strain-induced WSe2 monolayer based quantum light sources on metallic surfaces
过渡金属二硫属化物的原子单层代表了用于通过应变工程实现超紧凑量子光发射器的新兴材料平台。在这个框架内，我们讨论了实验结果上创建的应变诱导的单光子源使用WSe2单层银基板上，涂有一个非常薄的介电层。我们确定在样品中的各个位置形成的量子发射器。发射是高度线性偏振，稳定的线宽和衰减时间下降到300 ps的观察。我们提供了我们的单层金属器件平台的数值计算，以评估等离子体结构的存在下的辐射衰减率增强的强度。我们相信，我们的研究结果代表了在纳米等离子体激元器件和电路中实现高性能单光子源的超紧凑集成的关键一步。
2018-03-22 cond-mat.mes-hall
Exciton Valley Dynamics probed by Kerr Rotation in WSe2 Monolayers
实验研究了WSe $_2$单分子膜中的抽运-探测克尔旋转动力学。这产生了激子谷去极化时间$τ_v$的直接测量。在T=4K时，我们发现了$τ_v\approx 6$ ps，这是由于明亮激子中强的电子-空穴库仑交换相互作用而产生的快速弛豫时间。随着晶格温度的升高，激子谷退极化时间显著缩短，$τ_v$在125 K时仅为1.5ps。的温度依赖性很好地解释了发达的理论，考虑到交换相互作用和快速激子散射时间的短程电位。
2014-07-22 cond-mat.mes-hall
Exciton g-factors in monolayer and bilayer WSe$_2$ from experiment and theory
单层和双层过渡金属二硫属化物半导体的光学性质由不同自旋和谷构型的激子控制，为范德华异质结构和器件提供了多方面的特性。我们目前的实验和理论研究的激子能量分裂在外部磁场中的中性和带电的WSe $_2$单层和双层晶体中嵌入的场效应器件的主动掺杂控制。我们开发的理论方法来计算激子$g$ -因素从第一性原理和紧束缚的所有可能的自旋谷配置的激子在单层和双层WSe $_2$，包括谷间接激子配置。我们的理论和实验研究结果揭示了单层和双层WSe $_2$的一些特征光致发光峰。在更一般的条款，我们的工作的理论方面提供了新的指导方针，表征单层和几层过渡金属dichalcogenides，以及它们的异质结构，在外部磁场的存在下。
2020-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity effects in bilayer graphene on monolayer WSe$_2$: Field-effect spin-valley locking, spin-orbit valve, and spin transistor
从第一性原理出发，研究了双层石墨烯对单层WSe $_2$的邻近轨道和自旋轨道效应.我们发现，内置的电场诱导的双层石墨烯的轨道带隙约为10 meV。值得注意的是，接近自旋轨道分裂的空穴是两个数量级-自旋轨道分裂的价带在K是约2毫电子伏-比电子。有效地，由于下石墨烯层与WSe $_2$的强烈接近，空穴经历自旋谷锁定。然而，施加大约1 V/nm的外部横向电场，对抗异质结构的内建场，完全逆转了这种效应，并且对于空穴，允许电子以2 meV的自旋轨道分裂被自旋谷锁定。这种行为构成了高效的场效应自旋轨道阀，使得WSe $_2$上的双层石墨烯成为场效应自旋晶体管的潜在平台。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall
Valley Polarization-Electric Dipole Interference and Nonlinear Chiral Selection Rules in Monolayer WSe$_2$
本文提出基于二次谐波产生的新方法，可在室温下选择性同时产生和检测单层WSe₂±K能谷的能谷极化，测量非线性极化率相关干涉，展示非线性光学在能谷电子学中的潜力。
2023-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Shubnikov-de Haas oscillations of high mobility holes in monolayer and bilayer WSe$_2$: Landau level degeneracy, effective mass, and negative compressibility
我们研究了单层和双层WSe $_2$中高迁移率空穴的磁输运性质，它们在高磁场中表现出良好的Shubnikov-de Haas（SdH）振荡和量子霍尔态（QHS）.在单层和双层WSe $_2$中，SdH振荡和QHS主要发生在均匀的填充因子下，表现出两倍的朗道能级简并。对双层WSe $_2$中的SdH振荡进行了傅里叶变换分析，发现存在两个位于顶层或底层的子带，以及负的可压缩性.从SdH振荡的温度依赖性，我们确定了$0.45m_{0}$的单和双层WSe $_2$的空穴有效质量。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Auger recombination of dark excitons in ${\rm WS_2}$ and ${\rm WSe_2}$ monolayers
我们提出了一种新的声子辅助俄歇过程，独特的单层过渡金属二硫属化物（TMDC）的电子能带结构，它主导的基态激子的辐射复合钨基TMDC。使用实验和DFT计算值的激子能量，自旋轨道分裂，光学矩阵元素，和俄歇矩阵元素，我们发现，俄歇过程开始占主导地位的载流子密度低至$10^{9-10}~{\rm cm^{-2}}$，从而提供了一个合理的解释，为这些材料的低量子效率报告。
2016-07-04 cond-mat.mes-hall
Doping-induced non-Markovian interference causes excitonic linewidth broadening in monolayer WSe$_2$
在单层WSe $_2$这样的原子级薄半导体中，强库仑相互作用不仅诱导紧密束缚的激子，而且使它们的光学性质对掺杂非常敏感。通过利用基于激子海森堡运动方程的微观理论，我们系统地确定了掺杂对激子线宽，线位移和振子强度的影响。我们计算trion共振，并表明，库仑耦合的激子的trionic连续产生的非马尔可夫干扰，这是由于时间延迟，建立了一个负责不对称的激子线的形状和激子线宽增加的相位。我们计算的激子和trion线宽，线位移和振荡器强度的掺杂依赖解释了最近的实验。所获得的见解提供了掺杂原子薄半导体的光学指纹的微观起源。
2022-01-06 cond-mat.mes-hall
Microsecond Valley Lifetime of Defect-Bound Excitons in Monolayer WSe$_2$
在原子薄的二维半导体中，如过渡金属二硫属化物（TMD），控制缺陷的密度和类型有望成为工程轻物质相互作用的有效方法。我们表明，电子束照射是一个简单的工具，用于选择性地引入缺陷束缚激子状态与硫属元素空位在TMD。我们的第一性原理计算和单层WSe 2的时间分辨光谱测量表明，这些缺陷束缚激子表现出特殊的光学性质，包括复合寿命接近200 ns和谷寿命长于1 $μ$ s。通过电子辐照设计晶格的能力为定制用于光子学、量子光学和谷电子学应用的TMD的光学响应提供了新的方法。
2018-07-10 cond-mat.mes-hall
Magneto-spectroscopy of exciton Rydberg states in a CVD grown WSe2 monolayer
磁光光谱研究结果的激子在CVD生长单层的WSe 2封装在六方氮化硼。1 s态的发射线宽为4：7毫电子伏，接近于从散装材料剥离的单层中观察到的最窄发射。在光致发光光谱中，在较高的能量下也观察到2s激子态。磁光光谱允许确定的g-因子和激子波函数与这些排放的空间范围。我们的工作建立了CVD生长的过渡金属二硫属化合物的单分子膜作为一种成熟的技术，用于光电应用。
2019-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-photoluminescence of exciton Rydberg states in monolayer WSe$_2$
单层WSe $_2$主机的一系列激子里德堡态表示的主要量子数n = 1，2，3等，而大多数的研究集中在其吸收特性，其光发射也很重要，但少得多的研究。在-31 T到31 T的磁场作用下，测量了由氮化硼包裹的超净单层WSe $_2$中1 s- 5s激子里德堡态的光致发光。激子里德伯态表现出类似的塞曼位移，但彼此不同的抗磁位移。从它们的发光光谱、塞曼位移和抗磁位移，我们推导出1 s- 4s激子态的结合能、g因子和半径。我们的结果与理论预测和先前的磁反射实验的结果是一致的。
2019-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Suppressed out-of-plane polarizability of free excitons in monolayer WSe$_{2}$
单层半导体是原子级薄的量子阱，具有在二维（2D）平面中的电子的强限制。在这里，我们实验研究了在hBN封装的单层WSe $_{2}$在强电场高达1.6 V/nm（16 MV/cm）的激子的平面外极化率。我们监测自由和束缚激子的光致发光峰，在恒定的载流子密度增加电场，仔细补偿无意的光掺杂在我们的双栅极器件在4K。我们发现，尽管施加了大的电场，斯塔克位移< 0.4 meV，产生极化率α $_{z}$的上限为~ 10 $^{-11}$ Dm/V。这样一个小的极化率，这是近两个数量级小于以前报道的值为MoS $_{2}$，表明强原子限制的电子在这个二维系统，并强调了不寻常的鲁棒性的自由激子对表面电位波动。
2018-12-03 cond-mat.mes-hall
Probing and manipulating valley coherence of dark excitons in monolayer WSe$_2$
半导体过渡金属二硫属化物的单层是二维直接带隙系统，其具有与构成载流子的谷相对应的内部自由度的紧密结合的激子。强的自旋-轨道相互作用以及由此导致的价带和导带中自旋分裂子带的有序化使得WX $_2$（X~为S或Se）中最低位置的激子自旋禁戒并且光学暗。与偏振分辨光致发光实验上进行的WSe $_2$单层封装在六方氮化硼，我们展示了如何与所施加的面内和/或面外磁场结合的内在交换相互作用，使之能够探测和操纵的黑暗激子的自由度的谷。
2019-06-10 cond-mat.mes-hall
Long valley lifetime of free carriers in monolayer WSe2
过渡金属双硫族化合物（TMD）单层膜具有谷自由度、巨自旋轨道耦合和自旋谷锁定等特点。这些奇异的性质激发了人们探索其在概念自旋电子学、谷电子学和量子计算中潜在应用的努力。在所有奇异方向中，自旋和/或谷极化的长寿命是关键的。目前的谷动力学研究主要集中在带边激子的光学响应，由于增强的库仑相互作用在二维。自由载流子的谷寿命仍不明确。在这项工作中，我们使用时间分辨克尔旋转光谱探测单层钨二硒化物中激子和自由载流子的谷动力学。自由载流子的谷寿命在70 K时约为2 ns，比激子的约2 ps长约3个数量级。自由载流子谷寿命的延长证明了交换作用在光激发中占主导地位。泵浦-探测光谱还揭示了单层WSe 2中的激子结合能为0.60 eV。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall
The valley Zeeman effect in inter- and intra-valley trions in monolayer WSe$_2$
单层过渡金属二硫属化物（TMD）利用电子自旋和谷赝自旋的组合，为未来的信息处理应用提供了巨大的希望。这种独特的自旋系统导致观察到谷塞曼效应的中性和带电激子共振下施加磁场。然而，报道的三离子谷塞曼分裂值在研究中仍然高度不一致。在这里，我们利用高品质的hBN封装单层WSe $_2$，使谷间和谷内trion光致发光的同时测量。我们发现每个trion态的谷塞曼分裂只能用三个不同的g因子的组合来描述，一个来自激子样的谷塞曼效应，另外两个是trion特异的，与过量电子的反冲有关的g因子。这个复杂的图像明显超出了中性激子的谷塞曼效应，并且消除了围绕钨基TMD单层中的Trions的磁光响应的不确定性。
2018-11-21 cond-mat.mes-hall
Ultrafast near-field imaging of exciton-polariton dynamics in WSe_2 waveguides at room temperature
范德华（vdW）材料，弱结合的层状化合物，已经收到了巨大的兴趣，因为它们提供了一个可塑的操场，在热，电子和光学器件的广泛的物理性能。特别是，由于它们固有的深亚波长光限制，它们支持各种光-物质相互作用现象，如等离子体激元，激子和声子作为极化激元模式传送。具体地，半导体vdW材料如WSe_2对于光子和量子集成技术特别有吸引力，因为它们在室温下维持VIS-NIR激子-极化激元模式。在寻求解开这些有趣的现象的基础物理，先进的subdiffraction成像技术，如SNOM提供了宝贵的见解EP耦合机制的性质，以波导模式持续在VDW材料。虽然大多数这些工作集中在稳态的EP，EP形成的时空动力学，发生在亚皮秒政权，仍然在很大程度上未被探索。因此，直接成像在飞秒-纳米尺度的EP演变是至关重要的理解这些耦合的光-物质状态。在这里，我们报告的第一次超快和深亚波长成像EP的形成和传播WSe 2波导。我们的方法，基于一种新的超快泵浦探测近场成像，允许直接可视化的EP在室温下的时间演变。更具体地说，与我们的含时模型一致，我们直接观察到一个明显慢的EP波包群速度v_g~ 0.017 c，这是由于激子跃迁附近的光耦合引起的带隙重整化。这些发现表明，vdW材料可用于慢光，应用于光存储、增强光学非线性、传感等。
2017-11-19 cond-mat.mes-hall
Deterministic coupling of quantum emitters in WSe$_2$ monolayers to plasmonic nanocavities
我们讨论了在剥离的WSe $_2$单分子膜中的位点选择性诱导的量子发射体与等离子体纳米结构的耦合。在表面上以\SI{4}{\micro\meter}的间距排列的正方形和矩形金纳米柱具有数十纳米的尺寸，并且充当用于在原子级薄材料中形成量子发射器的种子。我们观察到chrarteristic窄带发射信号的单层，这对应以及与金属纳米柱的位置，有和没有薄的电介质涂层。从发射器的单光子发射证实了自相关测量，产生$g^{2}(τ=0)$值低至0.17。此外，我们观察到我们的单光子发射器与频率匹配的等离子体共振的强共极化，表明确定性的光-物质耦合。我们的工作代表了一个重要的一步，可扩展的实现耦合量子发射极谐振器系统的高度集成的量子光子和等离子体应用。
2018-06-17 cond-mat.mes-hall
Floquet-engineered Valley Topology with Anisotropic Response in 1T'-WSe$_2$ and Janus WSeTe monolayers
本文通过Floquet工程在1T'-WSe₂和Janus WSeTe单层中实现谷拓扑相变，揭示了各向异性响应和谷极化QAH态的形成机制。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rydberg series of dark excitons and the conduction band spin-orbit splitting in monolayer WSe$_2$
强库仑关联与多谷电子带的自旋轨道相互作用和可能的新的光电应用的存在下，在过渡金属二硫属化物（TMD）的单层半导体结构中的激子的丰富的物理研究的核心。在本征TMD单层中，基本的谷内激子由来自价带顶部的空穴和来自较低或较高自旋轨道分裂导带子带的电子形成：这些激子中的一个是光学活性的，第二个是“暗”的，尽管在特殊条件下可能观察到。在这里，我们证明了在单层WSe $_2$，除了出现在高面内磁场中测量的光致发光光谱中的传统的亮激子系列的S-系列的里德伯暗激子状态。亮和暗里德伯激子的能量阶梯的比较被证明是一种方法来实验评估的TMD单层中的丢失的带参数之一：导带的自旋轨道分裂的振幅。
2021-02-24 cond-mat.mes-hall
Many-body exciton and inter-valley correlations in heavily electron-doped WSe$_2$ monolayers
在单层过渡金属二硫族化物半导体中，当光激发的电子-空穴对（激子）被引入到移动载流子的二维费米海中时，多体关联可以在光谱中表现出来。在低载流子密度下，带正电荷和负电荷的激子（$X^\pm$）的形成被充分记录。然而，在WSe $_2$单分子膜中，在高电子密度下出现额外的吸收共振，通常称为$X^{-\prime}$。它的起源还不清楚。在这里，我们研究了$X^{-\prime}$状态通过极化吸收光谱的静电门控WSe $_2$单分子膜在高磁场到60 T。在$K'$谷中的最低光学活性朗道能级的场诱导填充和排空导致相应光学吸收的重复猝灭。然而，令人惊讶的是，这些猝灭伴随着吸收的变化，在$K'$和$K$谷，这是未被占用的更高的躺朗道水平。这些结果在单粒子图像中是不一致的，并且证明了$X^{-\prime}$准粒子态的多体性质和谷间关联。
2022-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intervalley electron-hole exchange interaction and impurity-assisted recombination of indirect excitons in WS$_2$ and WSe$_2$ monolayers
钨基二硫属化物单分子膜中激子态的多样性源于自旋自由度和谷自由度之间的独特相互作用。激子种类之一是间接激子（动量或谷暗），当单层是电荷中性时，其负责一系列共振。我们研究了间接激子的短程电子-空穴交换相互作用，以及杂质介导的复合机制。分析提供了在发射光谱中的零声子间接激子共振的能量和偏振的透彻理解。
2022-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Magnetism in Heterostructures with Transition-Metal Dichalcogenide Monolayers
二维材料及其异质结构为纳米尺度的磁性开辟了新的可能性。在这项研究中，我们利用第一性原理模拟研究的结构，电子和磁性的$\textrm{Fe}/\textrm{WSe}_2/\textrm{Pt}$系统包含原始的，有缺陷的，或掺杂的$\textrm{WSe}_2$单层。铁磁Fe层的邻近效应进行了研究，考虑缺陷和钒掺杂的$\textrm{WSe}_2$单层。所有的异质结构被发现是铁磁性的，和插入的过渡金属dichalcogenide的自旋取向的重新分配和磁性原子的密度增加，由于磁化的$\textrm{WSe}_2$的结果。由于$\textrm{WSe}_2$，费米能级处的总态密度增加;然而，过渡金属二硫属化物可能由于比范德华耦合更强而失去其独特的半导体性质。自旋分辨的电子结构特性与$\textrm{WSe}_2$单层异质结构中发现的较大自旋塞贝克系数有关。
2022-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport Study of Charge Carrier Scattering in Monolayer WSe$_2$
该研究通过h-BN封装的单层WSe₂场效应晶体管开展量子输运测量，发现简并掺杂下迁移率非单调变化可用T矩阵近似的缺陷散射解释，还验证了器件高品质，为超薄半导体量子光电器件提供支撑。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall
Identification of exciton complexes in a charge-tuneable Janus WSeS monolayer
Janus过渡金属二硫属化物单层是完全人造的材料，其中硫属元素原子的一个平面被不同类型的硫属元素原子取代。理论预测了一个内置的平面外电场，产生长寿命的偶极激子，同时在均匀的电势景观中保持直接带隙光学跃迁。先前的Janus研究具有宽的光致发光（>15 meV）光谱，混淆了它们的激子起源。在这里，我们确定了中性，带负电荷的谷间和谷内激子转换在Janus WSeS单层$\sim 6$毫微电子伏的光学线宽。我们结合了最近开发的合成技术，Janus单层垂直异质结构的整合，允许掺杂控制。此外，磁光测量表明，单层WSeS在K点处具有直接带隙。这项工作为纳米级传感等应用提供了基础，纳米级传感依赖于解决激子能量转移，光伏能量收集需要有效地创建长寿命激子并集成到垂直异质结构中。
2022-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Luminescent emission of excited Rydberg excitons from monolayer WSe2
我们报告的实验观察里德伯激子在二维半导体，单层WSe 2，封装在六方氮化硼的辐射复合。在高达31特斯拉的面外磁场中，在光致发光光谱中直接观察到高达4s激发态的激子发射。我们证实了越来越大的激子尺寸为更高的能量激发态，通过抗磁位移测量。这也使我们能够估计1s激子结合能约为170 meV，这是显着小于大多数以前的报告。从发光和吸收测量的1s到3s态的塞曼位移表现出g因子的单调增加，反映了基态和激发态激子之间的非平凡磁偶极矩差。从动量空间里德伯态的扩展理论上解释了磁偶极矩的系统演化。
2019-03-17 cond-mat.mes-hall
Probing dark exciton navigation through a local strain landscape in a WSe$_2$ monolayer
过渡金属二硫属化合物（TMDs）单分子膜是近年来发展起来的一种新型光电平台。然而，为了充分利用它们的潜力，重要的是要理解和设计这些单层中存在的不同激子种类的特性，以及控制它们在材料中的传输。一种有前途的方法依赖于激子导航的原子级薄半导体中的工程应变景观。例如，在WSe $_2$单层中，局部应变已被用于控制激子的发射波长，诱导激子跃迁和转换，甚至实现单光子源和量子点。在这些现象可以完全用于应用之前，包括量子信息处理，激子与应变景观相互作用的细节必须得到很好的理解。为了解决这个问题，我们已经开发出一种低温技术，能够探测在纳米级应变景观中的TMD的亮激子和暗激子的动态。在我们的方法中，一个nanosculpted锥形光纤被用来同时产生应变和探测WSe $_2$单分子膜在5 K的近场光学响应。当单层被光纤推动时，其最低能量光致发光（PL）峰值红移多达390 meV（对应于未应变WSe $_2$单层的带隙的20%）。红移峰垂直于WSe $_2$平面偏振，并且具有长的上升时间（10 ps）和寿命（52 ps），表明它们源自名义上自旋禁戒的暗激子。两者合计，这些观察结果表明，暗激子漏斗的高应变区域在其长寿命，是在低温下的漂移和扩散的主要参与者。我们的工作阐明了暗激子在局部应变WSe $_2$中的重要作用。
2021-03-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ambipolar Landau levels and strong band-selective carrier interactions in monolayer WSe$_2$
过渡金属二硫属化合物（TMD）的单分子膜（ML）在磁场下表现出不寻常的电学行为，这是由于其内在的自旋-轨道耦合和缺乏反转对称性。虽然最近的实验也确定了这些材料中载体相互作用的关键作用，但双极朗道能级（LL）序列的完整映射仍然难以捉摸。在这里，我们使用单电子晶体管进行LL光谱ML WSe $_2$，第一次提供了一个ML TMD的电子结构的电子和空穴的全面图片。我们发现两个带之间的LL显着不同，并遵循一个独特的序列中的价带（VB）是由强塞曼效应为主。VB中的塞曼分裂是回旋能量的几倍，远远超过了单粒子模型的预测，而且与掺杂显著调谐。这意味着异常强烈的多体相互作用，并表明ML WSe $_2$可以作为新的相关电子现象的主机。
2017-10-05 cond-mat.mes-hall
Gate tunable dark trions in monolayer WSe$_2$
我们报道了单层WSe $_2$中本征暗三能级的观察和门控。通过使用氮化硼封装的超净WSe $_2$器件，我们直接解决了暗Trions的弱光致发光。利用静电门控技术，可以在带正负电荷的三电子之间连续调谐暗三电子。通过在磁场作用下的塞曼分裂，我们还揭示了它们的自旋三重态构型和独特的谷光发射。暗介子具有很大的结合能（14 - 16 meV）。它们的寿命（~1.3ns）比亮三电子寿命（~10ps）长两个数量级，并且可以通过静电门控在0.4到1.3ns之间调谐。这种鲁棒的、光学可检测的、门可调谐的暗trion为在二维材料中实现电可控trion输运提供了新的途径。
2019-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Curvature-enhanced localised emission from dark states in wrinkled monolayer WSe2 at room temperature
本研究提出通过单层WSe₂自支撑褶皱的曲率激活自旋禁戒暗激子态，利用针尖增强光谱证实其面外偏振局域发射特性，实现室温下增强的强局域发射，为量子与光子器件提供新方案。
2023-05-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Proximity-induced spin-orbit coupling in phosphorene on a WSe$_2$ monolayer
本文通过第一性原理与有效模型研究磷烯/WSe$_2$异质结构中的邻近自旋轨道耦合，揭示Γ点空穴耦合显著增强的机制，并提出基于C₁ᵥ对称性的模型，证明扭转角度可有效调控自旋轨道场。
2023-09-25 cond-mat.mes-hall
High luminescence efficiency of multi-valley excitonic complexes in heavily doped WSe2 monolayer
本文研究重n掺杂WSe2单层，发现多粒子激子复合体使光致发光强度比中性态高两个数量级，量子产率在电子浓度超过10^13 cm^-2时超过50%，为高效原子级薄光发射器开辟新途径。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emerging Photoluminescence from the Dark-Exciton Phonon Replica in Monolayer WSe2
基于钨的单层过渡金属二硫属化物具有长寿命的暗激子，即处于自旋三重态构型的电子-空穴对。暗激子的长寿命和独特的自旋性质为探索电偶极跃迁以外的光-物质相互作用提供了令人兴奋的机会。在这里，我们证明了暗激子和光学沉默的手征声子的耦合，使暗激子副本在单层WSe 2的固有光致发光。依赖于门和磁场的PL测量揭示了位于暗激子下方21.6 meV的圆极化复制峰，等于来自Se振动的E”声子能量。第一性原理计算表明，激子-声子相互作用选择性地将自旋禁止的暗激子耦合到谷内自旋允许的亮激子上，从而使手征声子和圆偏振光子同时发射.我们对声子复制的发现和理解揭示了声子和光子的手性决定的发射通道，揭示了操纵谷自旋的新途径。
2019-05-10 cond-mat.mes-hall
Tightly bound excitons in monolayer WSe2
利用线性吸收光谱和双光子光致发光光谱研究了二硒化钨（WSe 2）单分子膜中激子的结合能和激发态。激子束缚能为0.37eV，比III-V族半导体量子阱中的激子束缚能大一个数量级，室温下也能观察到激子的激发态。实验确定的单光子和双光子活性态的激子激发光谱是从简单的二维（2D）类氢模型不同。这一结果揭示了显着减少和非局部介电屏蔽的库仑相互作用在二维半导体。观察到的大激子结合能也将对基于2D原子晶体的下一代光子学和光电子学应用产生重大影响。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
