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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Spectral asymmetry of phonon sideband luminescence in monolayer and bilayer WSe2
本文报道了单层和双层WSe $_{2}$中暗激子边带发射谱线形状随温度变化的实验研究。利用光致发光光谱在从4到100 K的范围内，我们观察到一个明显的不对称的声子辅助发光动量间接激子水库。我们表明，相应的光谱轮廓是不同的明亮的激子直接辐射衰变途径。线形不对称性反映了具有有限质心动量的激子态的热分布，这是声子边带发射的特征。激子水库提取的温度被发现一般遵循的晶格，与偏差反映过热的人口。后者在双层情况下和在最低温度下最明显。我们的研究结果增加了对声子辅助动量暗激子复合的理解，更一般地说，建立了间接带隙原子薄半导体中有限动量激子热分布的方法。
2021-10-18 cond-mat.mes-hall
Nonclassical Exciton Diffusion in Monolayer WSe2
我们实验证明了时间分辨激子在低温下单层半导体中的传播。监测声子辅助复合的暗态，我们发现一个非常不寻常的情况下激子扩散。虽然在5 K的扩散率本质上是有限的声学声子散射，我们观察到一个显着的扩散系数随着温度的升高，远低于较高能量的声子模式的激活阈值降低。这种行为既不对应于众所周知的半经典自由粒子输运制度，也不对应于强局域化系统中的热激活跳跃。它的起源进行了讨论的微观数值和半唯象的分析模型的框架中所观察到的非经典传播的特点。这些结果为研究原子薄范德瓦尔斯材料及其异质结构中激子准粒子的量子输运现象开辟了途径。
2021-07-23 cond-mat.mes-hall
Temporal evolution of low-temperature phonon sidebands in WSe$_2$ monolayers
低温光致发光（PL）的hBN封装的单层二硒化钨（WSe $_2$）显示了许多尖锐的发光峰下的明亮的激子。其中一些最近已被确定为动量暗态的声子边带。然而，这些边带出现背后的激子动力学尚未被揭示。在这个联合的理论和实验研究中，我们从理论上预测和实验上观察到的时间分辨PL提供微观的见解热化后形成的热激子光激发。在理论和实验之间的良好协议，我们证明了光谱红移的声子边带的时间尺度上的几十皮秒反映声子驱动热化的热激子在动量暗态。此外，我们预测的瞬态声子边带消失在平稳PL的出现。所获得的微观见解适用于广泛的一类二维材料与多个激子谷。
2020-06-17 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
Optical probing of Wigner crystallization in monolayer WSe$_2$ via diffraction of longitudinal excitons
ITMO University（ITMO大学）；Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)（莫斯科物理科学与技术学院（国立研究大学））；Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Laboratory of Programmable Functional Materials, Center for Neurophysics and Neuromorphic Technologies（可编程功能材料实验室，神经物理与类脑技术中心）；Moscow Center for Advanced Studies（莫斯科高级研究中心）；Queen’s University（女王大学）
研究通过纵向激子衍射观测单层WSe₂中威金斯晶体化现象，揭示了TMDs中价带电子相关相的光学探测机制。
2026-04-19 cond-mat.mes-hall
Stark Effects of Rydberg Excitons in a Monolayer WSe2 P-N Junction
本文通过在单层WSe2 p-n结中进行光电流光谱实验，揭示了面内电场对里德堡激子的大斯塔克位移和轨道混合效应，为量子态工程与量子传感提供了新平台。
2024-02-20 cond-mat.mes-hall
Interplay of valley polarized dark trion and dark exciton-polaron in monolayer WSe2
本研究探讨了单层WSe2中自旋禁戒暗激子的费米海修饰，发现谷极化暗激子在临界载流子密度下表现出p型掺杂依赖性，并揭示了暗三子与激子极化子间的谷间耦合，为理解2D系统多体相互作用奠定基础。
2023-08-09 cond-mat.mes-hall
Direct Observation of Intravalley Phonon Scattering of 2s Excitons in MoSe$_2$ and WSe$_2$ Monolayers
我们提出了一个高分辨率的共振拉曼光谱研究hBN封装的MoSe $_2$和WSe $_2$单分子膜在4 K使用激发能从1.6 eV到2.25 eV。我们报告了WSe $_2$ A2和MoSe $_2$ A2和B2激发里德堡态的共振，尽管它们的振子强度很低。当与2s态共振时，我们发现了新的拉曼峰，这些峰与不同里德伯态之间通过光学声子的谷内散射有关。通过校准的拉曼散射效率和单独约束的电偶极子矩阵元素，我们发现，散射率为k=0光学声子是可比的1s和2s状态，尽管在包络函数的差异。我们还观察到多个新的色散拉曼峰，包括在WSe $_2$ A2s共振处的峰，其展示了非线性色散和峰分裂行为，这表明在2s状态附近的能量处的暗激子状态的色散关系是极其复杂的。
2020-06-10 cond-mat.mes-hall
Direct Measurement of Exciton Valley Coherence in Monolayer WSe$_2$
在晶体中，动量空间中的能带极值可以通过它们的谷指数来识别。与谷赝自旋指数相关的内部量子自由度可以充当类似于电子电荷或自旋的有用信息载体。近年来，随着石墨烯和过渡金属二硫属化物等原子级薄材料的发现，人们对谷电子学的兴趣又恢复了。然而，谷相干时间，操纵谷赝自旋的关键量，从来没有在任何材料中测量。在这项工作中，我们使用一系列的激光脉冲共振产生的激子（库仑束缚的电子-空穴对）在单层WSe $_2$的相对谷的相干叠加。所施加的谷相干性持续约100飞秒。我们认为，电子-空穴交换相互作用提供了一个重要的退相干机制，除了激子布居衰减。我们的工作提供了关键的洞察力的要求和战略的光学操纵的谷赝自旋未来valleytronics的应用。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall
Anomalous Landau level gaps near magnetic transitions in monolayer WSe$_2$
本文通过电子压缩性测量研究单层WSe$_2$在磁场中的自旋相图，发现一级相变附近朗道能级能隙近似恒定，并揭示朗道能级填充对交换能的影响可诱导密度和磁场调控的可重入磁相变。
2024-01-03 cond-mat.mes-hall
Magneto-optical transport properties of monolayer WSe2
最近实验实现的高品质WSe $% _{2} $导致磁光测量和操纵的自旋和谷自由度的可能性。我们研究了很强的自旋轨道耦合和各向异性提升的谷赝自旋简并对其磁输运性质的影响。在垂直磁场$B$的存在下，导出并讨论了WSe $_{2} $的能谱.相应地，我们评估的磁光霍尔电导率和光学纵向电导率的频率，磁场，和费米能量的函数。它们受场$B$和强自旋分裂的强烈影响。前者表现为谷极化，后者表现为振荡拍频。磁光响应可以调谐在两个不同的制度：微波-太赫兹制度和可见光频率之一。涉及$n=0$ LL的吸收峰出现在这两个制度之间，并显示了磁控制的自旋和谷分裂。我们还评估了功率吸收谱。
2016-07-23 cond-mat.mes-hall
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
Orbital, spin and valley contributions to Zeeman splitting of excitonic resonances in MoSe$_2$, WSe$_2$ and WS$_2$ monolayers
我们提出了一个全面的光学研究的激子塞曼效应在过渡金属二硫属化物单分子膜，这是讨论比较选定的材料：MoSe $_2$，WSe $_2$和WS $_2$。我们引入一个简单的半唯象描述的磁场演化的基本子带中的单个电子态考虑三个附加组件：谷，自旋和轨道项。我们证实了所提出的描述的有效性，通过检查塞曼分裂的中性和带电的激子共振吸收型光谱。所有三项的值都是根据实验数据估计的，证明了谷项对于一致描述光学共振（特别是对应于带电状态的共振）的磁场演化的重要性。所建立的模型进一步利用磁致发光数据的讨论。我们提出了一个解释所观察到的大g-因子值的低能量发射线，由于所谓的绑定/本地化的激子在钨基化合物中，基于暗激子态的增亮机制。
2018-03-01 cond-mat.mes-hall
Resonance fluorescence and laser spectroscopy of three-dimensionally confined excitons in monolayer WSe$_2$
少能级量子系统的共振光激发使得相干量子控制、共振荧光和退相机制的直接表征成为可能。实验演示已经在各种原子和固态系统中实现。另一个有趣的量子光子平台是基于单层过渡金属硫族化物半导体，它以独特的二维形式表现出具有光学可寻址激子谷-赝自旋的直接带隙。在这里，我们进行共振和近共振激发的三维限制激子在单层WSe $_2$，以揭示接近理想的单光子荧光与计数率高达3 MHz，并揭示一个弱荧光激子状态~ 5 meV的蓝移从基态激子。我们进行高分辨率的光致发光激发光谱的局域激子，提供重要的信息来解开的精确性质的量子态。共振荧光的成功演示为探测局域激子相干性铺平了道路。此外，这些结果还为研究二维半导体中受限激子的自旋和谷相干性提供了一条途径。
2016-04-19 cond-mat.mes-hall
Proximity-enabled control of spin-orbit coupling in phosphorene symmetrically and asymmetrically encapsulated by WSe$_2$ monolayers
本研究结合第一性原理计算与不变量方法，揭示WSe$_2$对称/非对称封装及扭转角可调控磷烯空穴能带的自旋-轨道场方向与面内/面外织构。
2024-02-28 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
Valley-selective chiral phonon replicas of dark excitons and trions in monolayer WSe2
我们观察到一组三个副本发光峰在21.4毫电子伏以下的暗激子，负和正暗trions（或激子极化子）在单层WSe 2。复制红移能量与带心E”模光学声子的能量相匹配。声子副本表现出平行的栅极依赖性和相同的g因子的暗激子状态，但遵循亮激子状态的谷选择规则。暗态在面内方向表现出面外跃迁偶极和谷独立的线偏振发射，而其声子副本在面外方向表现出面内跃迁偶极和谷依赖的圆偏振发射.我们的结果和对称性分析表明，K谷暗激子衰减为左手手征声子和右手光子，而K '谷暗激子衰减为右手手征声子和左手光子.这种手征声子副本的谷选择规则可以用来识别暗激子态的谷，并探索它们与声子的手征相互作用。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall
Autoionization and dressing of excited excitons by free carriers in monolayer WSe2
我们用实验证明了在单层半导体中，由自由载流子组成的连续可调费米海对激子激发态的修饰。它代表了一种不寻常的情况下，两个粒子激发的带电激子以前无法在传统的材料系统。我们确定激发态trions，准确地确定其结合能在零密度限制的电子和空穴掺杂制度，并观察新兴的多体现象在升高的掺杂。结合实验和理论，我们获得访问激子内耦合促进自由载流子的相互作用。我们提供了准粒子自电离过程的证据，这是原子系统中激发态唯一的散射途径。最后，我们证明了一个完整的转移的光跃迁强度从激发激子到修饰激子，费米极化子，以及相关的光发射从他们的非平衡人口。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall
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
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
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
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
Radiative Decay of Dark Exciton Related Emission in a Sandwiched Monolayer WSe2 Revealed by Room Temperature Micro and Nano Photoluminescence
TMDC由于其独特的从体厚度到单层厚度的间接到直接的带隙转变，近年来引起了人们的广泛关注。在面外方向上的强约束增强了带电粒子（e-h对）之间的库仑势，从而显著增加了激子结合能。单层中的晶格反转不对称性产生了两个非等效（但能量退化）的带边缘，其通过伪自旋被时间反转极化保护。然而，在价带中存在强的自旋-轨道耦合和在导带中存在弱的自旋劈裂导致WX 2（X = S，Se）中最低位置的激子是自旋禁戒的并且光学暗。暗激子（XD）由于其长寿命，在量子光学和光电应用中具有很大的吸引力。到目前为止，研究XD发射仅限于低温或需要非常复杂的实验配置，以在室温（RT）下观察它们。在这里，我们展示了一种新的方法的XD相关的排放研究在1 L-WSe 2的微和纳米PL在RT。1 L-WSe 2薄片夹在贵金属（金或银）基板和PDMS纳米补丁提供一个强大的本地面外偶极矩相对于2D平面。这种强偶极矩不仅增强了WSe 2中的XD，而且由于在RT下可见的外部电荷缺陷而产生束缚激子。通过TEPL研究了这些XD相关发射的空间分布，空间分辨率< 10 nm，证实了这些激子在PDMS纳米贴片内的限制。最后，通过从薄片顶部移除纳米补丁，我们能够恢复1 L-WSe 2中的明亮激子。我们的方法为深入理解和利用低维半导体中的激子特性铺平了道路，从而为量子光学提供了平台。
2020-10-01 cond-mat.mes-hall
Floquet-engineered Valley Topology with Anisotropic Response in 1T'-WSe$_2$ and Janus WSeTe monolayers
Beijing National Research Center for Condensed Matter Physics, and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所，北京凝聚态物理国家研究中心）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Centre for Quantum Physics, Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurement (Ministry of Education), School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院，先进光电量子结构及测量教育部重点实验室，量子物理中心）；Department of Physics and Center of Quantum Materials and Devices, College of Physics, Chongqing University（重庆大学物理学院，量子材料与器件中心，物理学系）；Chongqing Key Laboratory for Strongly Coupled Physics, Chongqing University（重庆大学强耦合物理重庆市重点实验室）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
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
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
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
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
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
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
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
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
