Resolving spin, valley, and moiré quasi-angular momentum of interlayer excitons in WSe2/WS2 heterostructures
莫尔超晶格提供了一种强有力的方法来设计二维范德华异质结构中电子和激子的性质。莫尔效应对于层间激子可能特别强，其中电子和空穴驻留在不同的层中并且可以单独寻址。特别是，最近提出，莫尔超晶格势不仅将层间激子态定位在不同的超晶格位置，而且还拥有一个新兴的莫尔准角动量（QAM），周期性地切换不同莫尔位置的层间激子的光学选择规则。在这里，我们报告的观察多个层间激子状态共存的WSe 2/WS 2莫尔超晶格和明确地确定他们的自旋，谷，莫尔QAM通过新的共振光泵浦探测光谱和光致发光激发光谱。我们证明了由于空间变化的莫尔QAM，位于不同莫尔位置的层间激子可以表现出相反的光学选择规则。我们的观察揭示了新的机会，工程师层间激子状态和谷物理与莫尔超晶格的光电和谷电子应用。
2019-02-15 cond-mat.mes-hall
Observation of exciton-exciton interaction mediated valley depolarization in monolayer MoSe$_2$
单层过渡金属二硫属化物（TMD）中的谷赝自旋被认为是一种在各种光电子器件中操纵信息的新方法。这依赖于在长时间尺度（数百ns）上保持稳定的大谷极化。然而，时间分辨测量报告谷寿命只有几个ps。这归因于声子介导的谷间散射和谷赝自旋通过电子-空穴交换的进动等机制。本文利用瞬态自旋光栅直接测量了单层MoSe $_{2}$的谷线退极化寿命。我们发现了一个快速的谷衰减率，在不同的温度下与激发密度呈线性关系。这建立了强激子-激子库仑交换相互作用的存在，增强了谷去极化。我们的工作突出了抑制单层TMD中激子谷赝自旋有效利用的微观过程。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall
Biaxial strain tuning of interlayer excitons in bilayer MoS2
我们展示了双轴MoS 2薄片的激子特征对双轴应变是非常敏感的。我们发现A激子和B激子的规范因子的下限分别为（-41 +-2）meV/%和（-45 +-2）meV/%，这比单层MoS 2的规范因子的下限要大.有趣的是，层间激子特征也在双轴应变时发生位移，但其规范因子系统地大于A激子的规范因子（-48 +-4）meV/%。我们将层间激子的这种较大的规范因子归因于泊松效应（双轴应变时层间距离变化）引起的应变可调范德华相互作用。
2020-06-11 cond-mat.mes-hall
Interlayer Exciton Optoelectronics in a 2D Heterostructure p-n Junction
半导体异质结构是基于固态的光电子器件的主干。范德华异质结组装技术的最新进展使得半导体异质结的能带工程能够用于原子级薄的光电子器件。在具有II型能带排列的二维异质结构中，层间激子，其中库仑束缚的电子和空穴被限制在相对的层中，已经显示出用于新型激子器件的有希望的性质，包括大的结合能，微米尺度的面内漂移扩散，以及长的布居和谷极化寿命。在这里，我们展示了层间激子光电子学的基础上静电定义的横向pn结在MoSe 2-WSe 2异质双层。施加正向偏压使得能够首次观察到来自层间激子的电致发光。在零偏压下，pn结作为一个高灵敏度的光电探测器，其中的波长相关的光电流测量允许直接观察层间激子的共振光激发。与层内激子的共振激发相比，从层间激子得到的光电流幅度小约200倍。这意味着层间激子振子强度比层内激子小两个数量级，这是由于电子和空穴到相对层的空间分离。这些结果为在未来的二维异质结构光电子器件中利用层间激子奠定了基础。
2017-01-03 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
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
Interlayer exciton dynamics in a dichalcogenide monolayer heterostructure
在由不同的过渡金属二硫属化物单层组成的异质结构中，可以发生交错的能带对准，导致光学产生的电子-空穴对快速电荷分离成相对的单层。这些空间上分离的电子-空穴对是库仑耦合的并且形成层间激子。在这里，我们研究了这些层间激子的异质结构组成的MoSe $_2$和WSe $_2$单层使用光致发光光谱。我们观察到一个非平凡的层间激子的线宽和峰值能量的温度依赖性，包括一个异常强大的初始红移的过渡与温度，以及显着的蓝移的发射能量随着激发功率的增加。通过结合这些观察与时间分辨的光致发光测量，我们能够解释所观察到的行为作为层间激子扩散和偶极，排斥激子-激子相互作用的组合。
2017-03-01 cond-mat.mes-hall
Electrical control of interlayer exciton dynamics in atomically thin heterostructures
半导体中的激子，即受激电子和空穴的束缚对，可以形成新类别的量子光电子器件的基础。由原子级薄的半导体过渡金属二硫属化物（TMD）构建的范德华异质结构使得能够在不同层中由电子和空穴形成激子，从而产生具有大结合能和长寿命的层间激子。利用单层TMD的异质结构，我们实现了长寿命中性和带电层间激子的光和电产生。我们证明了中性层间激子在整个样品中的传输，可以通过激发功率和栅电极来控制。利用欧姆接触器件实现了带电层间激子的漂移运动。激子的电产生和控制为实现玻色子复合粒子的完全电调谐量子操纵提供了一条新的途径。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall
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
Laterally Extended States of Interlayer Excitons in Reconstructed MoSe$_2$/WSe$_2$ Heterostructures
本研究结合实空间计算与低温光致发光实验，揭示重构 MoSe$_2$/WSe$_2$ 异质结构中的层间激子可横向扩展至莫尔周期之外，而非主要局域化。
2024-11-29 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
Interlayer Exciton Laser with Extended Spatial Coherence in an Atomically-Thin Heterostructure
二维半导体由于其强的激子-光子相互作用和工程和集成的灵活性而成为纳米光子学的一类新材料。利用这些特性，我们设计了一种基于偶极层间激子的高效激光介质，在旋转排列的原子薄异质结构中。激光测量从过渡金属二硫族化物异质双层集成在氮化硅光栅谐振器。在整个激光阈值的发射的空间相干性的急剧增加被观察到。这项工作建立了层间激子在二维异质结构作为硅兼容的相干介质。这些层间激子具有电可调的光-物质相互作用强度和长程偶极相互作用，有望在低功率、超快激光和调制器以及丰富的多体量子现象方面得到应用。
2019-01-03 cond-mat.mes-hall
Interlayer excitons in double-layer transition metal dichalcogenides quantum dots
本研究利用含库仑相互作用的低能有效哈密顿量与精确对角化等方法，分析双层过渡金属二硫化物量子点的层间激子特性，揭示磁场、层间距、材料等的影响及双激子作用规律，为激子调控和光学器件应用提供依据。
2024-08-14 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian theory of valley excitons in two-dimensional semiconductors
该研究提出二维能谷激子的非厄米理论，揭示非厄米诱导的PT对称破缺产生反常能谷偏振激子态，大动量下对称性恢复且例外点处偏振方向平行，还预测了非零贝里曲率带来的拓扑激子霍尔输运。
2024-12-10 cond-mat.mes-hall
Symmetry governed valley-pseudospin textures of the full-zone excitonic bands of transition-metal dichalcogenide monolayers
在光激发的过渡金属二硫属化物单分子膜（TMD-ML）中保持激子的高度谷极化对于基于谷的光子应用是理想的，但被广泛认为是一个困难的任务，受到固有的电子-空穴交换相互作用的阻碍。在这项研究中，我们提出了一个全面的研究谷极化的有限动量激子在WSe $_2$ -MLs在整个布里渊区通过求解密度泛函理论（DFT）为基础的Bethe-Salpeter方程（BSE）的对称性分析的指导下。我们发现，有限动量激子实际上是在一般情况下，以及从交换诱导的谷去极化免疫，除了那些特定的激子动量方向与轴相一致的$3σ_v$和$3C_2'$对称性在TMD-ML。受对称性的支配，动量空间中的全区域激子带的谷赝自旋织构局部地由单个Skyrmion状结构表征，其中高度谷极化的有限动量激子态集中在该结构中。值得注意的是，我们表明，高程度的谷极化的有限动量激子状态是非常好地转移到所产生的声子辅助光致发光的光学偏振，这表明这些谷间激子在谷为基础的光子学的前景有用。
2020-10-11 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
Topological Valley Transport in Bilayer Graphene Induced by Interlayer Sliding
本研究通过理论与实验结合，证实双层石墨烯的可控层间滑动可诱导贝里曲率反转产生拓扑态，实现拓扑谷输运，为二维材料电子性质调控提供了新手段。
2025-11-16 cond-mat.mes-hall
θ-Tunable Photoluminescence from Interlayer Excitons in Twisted Bilayer Graphene
利用扭曲双层石墨烯（tBLG）层间电子的共振双光子激发，我们解决了光致发光（PL）的光谱调谐与堆叠角，θ。该弱信号比非共振背景大4- 5 $\times$，并且从传统上与van Hove奇异共振相关联的层间带反交叉区域发射。然而，我们观察到的共振PL发射延迟~1 ps的电子热化表明层间载流子可能会形成束缚激子。利用双光子PL谱和带内瞬态吸收谱，我们观察到亮态和暗态峰分裂与层间激子结合能范围为0.5至0.7 eV的θ = 8 $^o$至17 $^o$。这些结果支持的理论模型表明，层间激子在tBLG稳定的消失激子耦合强度的金属连续态。tBLG的这种意想不到的双金属-激子光学性质表明了在基于石墨烯的光学器件中对载流子热化、提取和发射的可能的θ-可调谐控制。
2018-06-16 cond-mat.mes-hall
Interlayer exciton polaritons in homobilayers of transition metal dichalcogenides
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
通过微观Wannier-Hopfield模型，研究在法布里-珀罗腔中MoS₂同质双层支持具有大层间激子贡献的极化激元，并探索通过腔长调谐实现层间激子占比超过90%甚至100%的条件。
2022-12-06 cond-mat.mes-hall
Theory of optical absorption by interlayer excitons in transition metal dichalcogenide heterobilayers
本文提出了过渡金属二硫族化合物异质双分子膜层间激子的光吸收理论。该理论解释了小的相对旋转的存在，这些旋转在位于不同层的电子和空穴带之间产生动量转移，以及真实空间中的莫尔图案。由于动量转移，光学活性层间激子位于莫尔布里渊区的拐角处，而不是其中心，并且如果各个层是平移不变的，则将具有椭圆光学选择规则。通过耦合不同质心动量的激子，激子莫尔势能恢复了圆光学选择规则。各种各样的层间激子与两个意义上的圆形的光学活性，并通过扭转角可调的能量，存在于每个谷。最低能量的激子态通常位于激子势能最小值附近。我们讨论了使用莫尔图案来实现几乎相同的量子点的可扩展的二维阵列的可能性。
2018-01-17 cond-mat.mes-hall
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
Valley Dynamics of Excitons in Monolayer Dichalcogenides
单层过渡金属二硫属化物（TMDC）最近出现作为可能的候选人谷电子应用，作为自旋和谷赝自旋直接耦合和稳定的一个大的自旋分裂。在这些半导体材料中，光学激发的电子-空穴对形成具有大结合能的紧密库仑束缚激子。激子跃迁的选择规则允许使用共振激发直接光学产生谷偏振激子群体。在这里，我们调查激子谷动力学在三个不同的TMDC单分子膜的时间分辨克尔旋转在低温下。我们观察到明显的差异，在谷动力学的钨和钕基TMDC，这是直接相关的导带自旋分裂在这些材料中的相反顺序。
2017-06-07 cond-mat.mes-hall
Inherently high valley polarizations of momentum-forbidden dark excitons in transition-metal dichalcogenide monolayers
过渡金属二硫属化物单分子膜中光学活性激子的高度谷极化在基于谷的光子应用中是至关重要的，但已知可能被固有的电子-空穴交换相互作用破坏。在这项研究中，我们提出了一个理论研究的谷和WSe $_2$ -ML有限动量暗激子的光学性质通过求解密度泛函理论（DFT）的Bethe-Salpeter方程（BSE）的对称性分析的指导下。我们发现，在一般情况下，有限动量激子实际上是很好的免疫交换引起的谷去极化，除了那些特定的激子动量与$3σ_v$和$3C_2'$对称性的$D_{3h}$点群的TMD-ML一致。我们发现，不像明亮的激子不可避免地受到电子-空穴交换相互作用，谷间有限动量暗激子在WSe $_2$ -ML是很好的免疫交换诱导的谷去极化和固有的高度谷极化下的强制执行的晶体对称性。更重要的是，在WSe $_2$ -ML中的谷间暗激子的优越的谷偏振被示出几乎完全可转移到声子辅助的光致发光中的光学偏振，因为在二阶光学过程中的交换诱导的去偏振的本机抑制。声子辅助光致发光的分析解释了最近在钨基TMD-ML中观察到的谷间暗激子态的亮度、高光学偏振度和长寿命。
2021-06-12 cond-mat.mes-hall
Optical signature of cascade transitions between moiré interlayer excitons
能级间的级联跃迁具有重要的应用，例如在量子信息协议和量子级联激光器中。在二维异质结构中，莫尔超晶格势可以导致多个层间激子（IX）能级。我们证明了这种莫尔IX之间的级联过渡进行时间和能量分辨的光致发光测量。我们表明，较低能量的莫尔IX可以被激发到较高能量的，促进IX粒子数反转。
2022-02-21 cond-mat.mes-hall
Valley coherent exciton-polaritons in a monolayer semiconductor
二维过渡金属二硫属化物（TMD）半导体提供了使用偏振光访问电子谷自由度的独特可能性，从而为远距离系统之间的谷信息传递开辟了道路。具有明确定义的谷指数（或谷赝自旋）的激子以及激子谷态的叠加可以分别用具有圆偏振和线偏振的光产生。然而，所产生的激子具有短的寿命（ps），并且还受到电子-空穴交换相互作用的影响，导致谷赝自旋和相干性的快速弛豫。在这里，我们表明，这些过程的控制，可以通过嵌入单层的WSe $_2$在光学微腔中，其中部分光部分物质激子极化激元形成在强的光-物质耦合制度。我们证明了谷相干极化激元种群的光学初始化，表现出发光的线性偏振度高达3倍以上的激子。我们进一步控制的极化激元谷相干性的演变，使用法拉第磁场旋转谷赝自旋的角度定义的激子腔模失谐，这超过了裸激子的旋转角。这项工作提供了独特的见解，在TMD的退相干机制，并展示了潜在的工程谷赝自旋动力学在单层半导体嵌入光子结构。
2018-04-24 cond-mat.mes-hall
Exciton-to-trion conversion as a control mechanism for valley polarization in room-temperature monolayer WS$_\text{2}$
过渡金属二硫属化物（TMD）单层是在其能带结构中具有两个谷的二维半导体，可以使用圆偏振光选择性地寻址。它们的光致发光光谱的特征在于中性和带电激子（trions），它们形成由净电荷密度控制的化学平衡。在这里，我们使用化学掺杂驱动激子转换成trions在$\text{WS}_{2}$单分子膜在室温下，并通过谷选择性光激发下的光致发光测量研究由此产生的谷偏振。我们表明，掺杂导致的排放成为主导的trions与快速非辐射复合相关的强烈的谷极化。同时，掺杂导致强烈猝灭，但高度谷极化激子发射由于增强转换成trions。速率方程模型解释了掺杂控制的激子-trion平衡方面观察到的谷极化。我们的研究结果揭示了激子-激子转换对单层TMD谷极化的重要作用。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall
Interlayer excitons in MoSe$_2$/WSe$_2$ heterostructures from first-principles
基于\emph{ab initio}理论计算了MoSe $_2$（或MoS $_2$）和WSe $_2$垂直异质结构的光谱，揭示了MoSe $_2$和WSe $_2$的\textsl{A}激子下面的两个自旋轨道分裂的里德堡激子系列，其中第一激子的结合能约为250 meV.同时，我们预测晶体学取向的MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构表现出间接的基本带隙。由于MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构的II型性质，间接跃迁和对应于直接跃迁的激子Rydberg系列表现出不同的层间性质，具有耦合电子和空穴的空间电荷分离。实验观察到的MoX $_2$ /WY $_2$异质结构的光致发光光谱中的长寿命态归因于这种层间激子态。我们的计算进一步表明，层间激子的峰值能量和它们的振荡强度的堆叠顺序的效果。
2018-04-06 cond-mat.mes-hall
Valley entanglement of excitons in monolayers of transition-metal dichalcogenides
我们发现，激子和自由载流子在K和K'谷的过渡金属二硫属化物单分子膜可以纠缠相对于其谷自由度通过吸收线性偏振单光子。这种效应不需要K和K'激子之间的任何相互作用，这与通过量子系统之间的耦合介导的传统纠缠机制（例如，非线性光学相互作用中的光子纠缠）。激子和自由载流子的谷纠缠可以通过测量它们的光致发光的偏振或在所施加的面内DC偏压下的光电流的波动来验证。
2015-03-21 cond-mat.mes-hall
Directional Interlayer Spin-Valley Transfer in Two-Dimensional Heterostructures
由两种不同的单层半导体形成的范德华异质结构已经成为新的光电和自旋/谷电子应用的一个有前途的平台。除了其原子薄的性质之外，二维半导体异质结构由于其组成单层的独特耦合自旋谷物理而不同于其三维对应物。在这里，我们报告的直接观察，光学产生的自旋谷极化在一个单层可以转移层之间的二维MoSe 2-WSe 2异质结构。使用非简并光学圆二色性光谱，我们表明，两个单层之间的电荷转移保存自旋谷极化，只有弱依赖于层之间的扭转角。我们的工作指向一个新的自旋谷泵浦方案在纳米级器件，提供了一个基本的理解，自旋谷传输通过二维界面，并显示了潜在的使用二维半导体作为自旋谷发电机在二维自旋/valleytronic设备存储和处理信息。
2016-12-14 cond-mat.mes-hall
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
Control of Exciton Valley Coherence in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
过渡金属二硫属化合物单分子膜中的直接带隙跃迁受手性光学选择规则支配。由激光螺旋度确定，在动量空间中的$K^+$或$K^-$谷中诱导光学跃迁。线偏振激光激发制备谷态的相干叠加。在这里，我们展示了激子谷相干单层WSe 2通过调整所施加的磁场垂直于单层平面的控制。我们表明，在高达9 T的外加磁场中，谷态的相干叠加的旋转角度高达30度。这种在ps时间尺度上的激子谷相干控制可能是基于谷自由度的量子比特完全控制的重要一步。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall
High-Energy Interlayer Exciton Ensembles in MoSe$_2$/WSe$_2$ Heterostructures by Laguerre-Gaussian Excitation
Walter Schottky Institute and Physics Department, TU Munich（慕尼黑工业大学沃尔特·肖特基研究所与物理系）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Institute of Physics, University of Münster（明斯特大学物理研究所）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（国立材料研究所材料纳米架构研究中心）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（国立材料研究所电子与光学材料研究中心）
通过拉盖尔-贝塞尔光束激发，研究揭示了MoSe₂/WSe₂异质结构中高能层间激子集体的形成机制及分布特性。
2026-01-09 cond-mat.mes-hall
Optical transitions, exciton radiative decay, and valley coherence in lead chalcogenide quantum dots
我们提出了倒易空间中谷相干和超辐射的概念，并表明它导致$N$ -谷半导体量子点中亮激子辐射寿命的$N$ -倍减少。接下来，我们解释为什么，尽管如此，激子辐射寿命在PbX（X = S，Se，Te）量子点，从光致发光衰减测量，是在微秒范围内。我们还解决了具有强带间耦合的窄隙材料制成的纳米结构中的光-物质相互作用的特殊性。
2022-03-25 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
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
Room temperature nanocavity laser with interlayer excitons in 2D heterostructures
原子级薄的层状二维（2D）材料为基础研究和器件应用提供了丰富的库。其中一个特别的优点是，可以通过堆叠不同的2D材料来实现带隙工程和受控的材料响应。最近几种类型的激子激光器已被报道基于过渡金属二硫属化物（TMDC）单分子膜，然而，发射仍然是本征的能带隙的单分子膜和激光器利用的灵活性的范德华异质结尚未被证明。本文首次报道了MoS_2/WSe_2异质结室温层间激子激光器。激光作用的开始是由“L-L”曲线中的明显扭结和光谱线宽的明显塌陷相结合来确定的。与MoS 2和WSe 2的层内激子的可见光发射不同，我们的层间激子激光器在红外范围内工作，这与硅光子学中成熟的技术完全兼容。由于层间激子的长寿命，腔品质因数的要求放宽了几个数量级。室温层间激子激光器的演示为在硅光子学平台上开发具有定制光学特性的相干光源开辟了新的前景。
2019-11-28 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
Valley-selective confinement of excitons in transition metal dichalcogenides with inhomogeneous magnetic fields
该研究针对二维过渡金属二硫化物体系，利用磁化铁磁结构边界的非均匀磁场，基于塞曼效应实现了激子的能谷选择性空间局域，且该分离可通过圆偏振光探测、多参数可调。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall
Excitonic valley effects in monolayer WS$_2$ under high magnetic fields
过渡金属二硫属化物可以很容易地制成原子级薄片，表现出光学散射和读出这些2D半导体中存在的极其稳定的激子准粒子的谷赝自旋的可能性。在这里，我们研究了一个单层的二硫化钨在高磁场高达30\，T通过光致发光光谱在低温下。谷简并解除所有的光学功能，特别是激子，单重态和三重态三重态，我们分别确定的g因子。虽然观察到的激子和trion共振的抗磁位移给我们洞察到这些准粒子的实空间扩展，磁场引起的谷极化效应揭示了激子和trion的色散关系在倒易空间。三重态谷极化的场依赖性与预测的三重态分裂成单重态和三重态构型是一致的。
2016-12-09 cond-mat.mes-hall
Anomalous magneto-optical response and chiral interface of dipolar excitons at twisted valleys
在扭曲双层过渡金属二硫属化物（TMD）中发现了偶极谷激子的反常磁光谱，其中面内磁场诱导了光锥内激子态的相当大的多重态分裂.分裂分支的手性色散使得单向激子电流的有效光注入成为可能。我们还发现了一个类似的效果与适度的异质应变取代磁场引入大分裂和手征色散的光锥。光注入激子流的角取向可以通过应变来控制，其中左右单向性通过圆偏振来选择。
2022-07-21 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
Optically and magnetically addressable valley pseudospin of interlayer excitons in bilayer MoS2
双层MoS 2中的层间谷激子同时具有大的振荡器强度和长的寿命，因此代表了谷电子应用的有利方案。然而，在原始双层二硫化钼，这是在valleytronics的心脏，层间激子的谷赝自旋的控制，仍然难以捉摸。在这里，我们报告的观察高度圆偏振的光致发光层间激子的双层二硫化钼与光学和磁寻址能力。在激子共振附近的圆偏振光激发下，双层MoS 2的层间激子呈现出接近统一的负圆偏振态。值得注意的是，通过打破时间反演对称性与平面外的磁场，自发谷极化（7.7%/特斯拉）的记录水平被确定为双层二硫化钼层间激子。双层MoS 2中层间激子的巨谷极化，以及电/光/磁控制的可行性和强振子强度，为下一代电子和光电应用的发展提供了坚实的基础。
2021-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Interlayer excitons in transition metal dichalcogenide heterostructures
从单层过渡金属二硫属化物（TMD）中载流子的单粒子Dirac哈密顿量出发，构造了一个描述层间激子的四带哈密顿量，该层间激子由一个TMD层中的电子和另一个TMD层中的空穴组成.推导出电子-空穴相互作用势的表达式，同时考虑到两个TMD层的上方、下方和之间的介电环境的影响以及过渡金属层和TMD层的硫属元素层中的极化效应。计算了不同TMD异质结构的层间激子结合能和平均面内粒子间距。不同的介电环境上的激子结合能的影响进行了研究，并发现一个显着的依赖于两层之间的势垒的介电常数，导致竞争效应作为一个功能的面内和面外的介电常数的障碍。硫族元素层中的极化效应（其通常降低激子结合能）可通过屏蔽衬底在强衬底效应存在下导致结合能增加。计算了层间激子吸收谱，发现层间激子峰与垂直电场成线性关系，这与最近的实验结果一致。
2018-09-04 cond-mat.mes-hall
Chiral excitonics in monolayer semiconductors on patterned dielectric
单层过渡金属二硫属化物在简并谷处具有紧密束缚的亮激子，其中电子-空穴库仑交换相互作用强烈地将谷赝自旋耦合到激子的动量。置于周期性结构的介质衬底上，库仑相互作用的空间调制导致了具有实空间谷赝自旋织构的激子布洛赫态的形成.我们发现这种空间谷纹理的激子布洛赫函数是模式锁定的传播方向，使纳米光激发的定向激子流通过谷选择规则。注入的激子电流的左右方向性由激发的圆偏振控制，而角度方向性由激发位置控制，在超晶胞中表现出涡旋图案。这种现象让人想起纳米光子结构中的手性光-物质相互作用，其中引导电磁波的作用现在被均匀单层中的谷轨道耦合激子布洛赫波所取代，这指向具有非互易功能的新激子器件。
2021-10-14 cond-mat.mes-hall
Strain-Driven "Sinusoidal" Valley Control of Hybridized $Γ-\mathrm{K}$ Excitons
Qufu Normal University（曲阜师范大学）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）
该研究通过统一框架揭示了应变驱动下混合Γ-K激子的动态机制，提出了一种连续可调的谷调节器，为谷电子学技术的发展提供了新思路。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall
Valley polarization of exciton-polaritons in monolayer WSe2 in a tunable microcavity
过渡金属双硫族化合物单层膜具有很强的激子共振，是研究光-物质相互作用的一个非常有趣和通用的平台。在这项工作中，我们报告了一个强耦合制度的激子在单层WSe 2和光子限制在一个开放的，电压可调的电介质微腔。我们的系统的可调谐性，使我们能够扩展激子极化激元状态在很宽的能量范围内，特别是，使激子组件的较低的极化激元模式到共振与其他激子在单层WSe 2过渡。通过选择性激发自旋极化激子-极化激元，我们证明了当下支极化激元与单层WSe_2中的亮trion态共振时的谷极化和当它们与暗trion态共振时的谷去极化.
2018-09-25 cond-mat.mes-hall
Interlayer hybridization and moiré superlattice minibands for electrons and excitons in heterobilayers of transition-metal dichalcogenides
几何莫尔图案，一般用于具有相似晶格结构但晶格常数略有不同的二维（2D）晶体的几乎对齐的双层，导致电子态的区带折叠和迷你带形成。在这里，我们表明，在$\mathrm{MoSe}_2/\mathrm{WS}_2$和$\mathrm{MoTe}_2/\mathrm{MoSe}_2$异质双层的带边缘的功能对齐的莫尔超晶格（mSL）效应增强共振层间杂化，并预期在扭曲的均匀双层的TMD，包括狭窄的迷你带接近实际的带边缘的例子类似的功能。这种杂化决定了过渡金属二硫属化物（TMD）异质结构中层间激子的光学活性，以及激子光谱中的能量位移。我们发现，共振杂化激子（hX）的能量应显示一个尖锐的调制作为层间扭曲角的函数，伴随着umklapp电子-光子相互作用与mSL所造成的额外的光谱特征。我们分析了共振增强的mSL功能的外观在吸收和发射光的层间激子杂化层内A和B激子在$\mathrm{MoSe}_2/\mathrm{WS}_2$，$\mathrm{MoTe}_2/\mathrm{MoSe}_2$，$\mathrm{MoSe}_2/\mathrm{MoS}_2$，$\mathrm{WS}_2/\mathrm{MoS}_2$，和$\mathrm{WSe}_2/\mathrm{MoSe}_2$。
2019-03-28 cond-mat.mes-hall
Probing the formation of dark interlayer excitons via ultrafast photocurrent
本文开发了时间分辨超快光电流技术（trPC），利用其非线性特性探测光学暗激子的形成动力学，成功在MoS$_2$/MoSe$_2$异质结构中测量了层间激子的形成时间，并揭示了载流子动力学与层间输运规律。
2023-02-28 cond-mat.mes-hall
Intervalley Scattering of Interlayer Excitons in a MoS$_2$/MoSe$_2$/MoS$_2$ Heterostructure in High Magnetic Field
固体中载流子的能量色散的简并极值（也称为谷）可以被视为二元量子自由度，其可以潜在地用于在基于过渡金属二硫属化物的范德华异质结构中实现谷电子概念。利用磁光致发光光谱，我们对MoS $_2$ /MoSe $_2$/MoS $_2$异质结中层间激子的谷极化和去极化机制有了更深入的了解.我们考虑交换相互作用和声子介导的谷间散射在塞曼分裂能级组成的系统之间的相互作用，作为磁场的函数的非平凡行为的谷极化。我们的研究结果代表了一个关键的一步，了解层间激子的性质，与原子薄valleytronic器件的实施具有强烈的影响。
2018-05-25 cond-mat.mes-hall
Förster valley-orbit coupling and topological lattice of hybrid moiré excitons
本文研究二维莫尔超晶格中混合激子的Förster耦合，揭示其可驱动激子在超过10 nm的势阱间及跨层相干跳跃，并产生丰富的谷-轨道耦合与拓扑相图。
2025-05-07 cond-mat.mes-hall
Interlayer Exciton Valleytronics in Bilayer Heterostructures Interfaced with a Metasurface
最近的建议，使用各向异性的真空过渡金属二硫属化物（TMDC）单层产生谷相干性扩大了潜在的谷自由度的应用在valleytronics。在这项工作中，我们开辟了一个全新的制度，无法与单层TMDC，在相称TMDC双层异质结构的层间激子自发产生的谷相干。利用层间激子在平面内各向异性的电磁真空结合特殊的平面外极化，我们表明，一个更大的区域的布洛赫球可以访问这些异质结构。我们示出了这些激子的可访问的相位给出这个面内各向异性电磁真空。我们对层间激子自发相干性的分析可能为在莫尔异质结构中设计相互作用的量子发射体阵列铺平道路。
2019-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optically induced topological spin-valley Hall effect for exciton polaritons
我们考虑在蜂窝晶格的微柱进行圆偏振（${σ_\pm}$）非相干泵，这是安排形成两个域的晶格中的激子极化激元。我们预测，极化激元和库激子之间的非线性相互作用引起的拓扑谷霍尔效应，在每个谷中出现两个反向传播的螺旋边缘模式。在共振泵浦下，${σ_\pm}$极化激元在不同方向上传播，而不会在弯曲处被反射。沿界面传播的极化激元具有极高的有效寿命，并表现出公平的鲁棒性对无序。这为强大的激子-极化激元自旋分离和传输通道铺平了道路，其中极化激元即使在存在自旋弛豫的情况下也能达到并保持高度的自旋极化。
2021-07-25 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
