Common microscopic origin of the phase transitions in Ta$_2$NiS$_5$ and the excitonic insulator candidate Ta$_2$NiSe$_5$
在Ta $_2$ NiSe $_5$中的结构相变已经被设想为由激子绝缘相的形成驱动。然而，结构和电子不稳定性对晶体对称性破缺的作用还没有被解开。同时，在其互补材料Ta $_2$ NiS $_5$中的相变没有显示出激子绝缘相的任何实验暗示。本文采用广泛的第一性原理计算对Ta $_2$ NiSe $_5$和Ta $_2$ NiS $_5$的结构相变中的电子和声子效应进行了微观研究。在这两种材料中，晶体对称性被声子不稳定性破坏，这反过来又导致实验中观察到的电子能带结构的变化。总能量景观分析表明，没有一个纯粹的电子不稳定的趋势，我们发现，一个相当大的晶格畸变是需要打开一个带隙。我们的结论是激子不稳定性是不需要解释的相变在Ta $_2$ NiSe $_5$和Ta $_2$ NiS $_5$。
2022-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Triplet Excitonic Insulator: The Case of Graphone
虽然在文献中已经研究了各种激子绝缘体，但由于感知到的自旋分裂太小，自旋三重态激子绝缘体是罕见的。然而，在二维系统中，如留声机，这是可能的，正如第一性原理计算结合贝特-萨尔彼得方程所揭示的那样。由有效哈密顿量给出的临界温度为11.5 K。虽然检测激子绝缘体仍然是一个艰巨的挑战，但三重态激子的凝聚将导致自旋超流性，这可以通过传输实验直接测量。非局域介电屏蔽还导致了一个意想不到的现象，即单粒子带和激子色散之间的间接到直接的跃迁交叉，这提供了另一个实验测试。
2020-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroic Dark Excitonic Mott Insulator in the Breathing-Kagome Lattice Material Nb$_3$Cl$_8$
本研究利用第一性原理GW-Bethe-Salpeter理论，发现单层Nb$_3$Cl$_8$中存在暗自旋三重态Frenkel激子，证实其为可能在室温下稳定的多铁暗激子Mott绝缘体，为二维关联量子相开辟了新途径。
2025-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Orbital Susceptibility on Excitonic Insulator
本文在双带模型的基础上研究了激子绝缘体轨道极化率的温度依赖性。结果表明，由于激子能隙导致额外的轨道极化率，极化率随温度的变化发生急剧变化（异常增强）。计算了Ta $_2$ NiSe $_5$模型的轨道磁化率随温度的变化关系，结果与实验结果一致.
2016-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure Dependence of Ultrafast Carrier Dynamics in Excitonic Insulator Ta$_2$NiSe$_5$
本研究通过压力依赖性光泵浦光探测光谱分析EI Ta₂NiSe₅的超快载流子动力学，揭示其在1 GPa和3 GPa处的相变，并用Rothwarf-Taylor模型解释EI相不稳定性，带隙压力系数与理论计算一致。
2024-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Triplet Topological Excitonic Insulators in Two-dimensional Materials
基于第一性原理多体微扰理论和$k \cdot p$模型，证明2D AsO等量子自旋霍尔绝缘体中可存在保持时间反演对称性的高温自旋三重态拓扑激子绝缘体相，并发现新的光学选择定则及温度依赖的吸收光谱变化以指导实验检测。
2023-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Altermagnetic ferroelectric LiFe2F6 and spin-triplet excitonic insulator phase
该研究通过对称性分析和第一性原理计算，预测LiFe2F6为d波交变磁性铁电体，并在应变下呈现强磁电耦合的亚铁磁相，实现可电场切换的自旋三重态激子绝缘体相。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic Insulator and the Extended Falicov--Kimball Model Away from Half-Filling
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
研究探讨了远离半填充条件下，扩展Falicov-Kimball模型中激子绝缘体与激子金属的相变行为及相分离的影响。
2025-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence for an excitonic insulator phase in a zero-gap InAs/GaSb bilayer
多体相互作用可以在凝聚态系统中产生新的基态。例如，相互作用的电子和空穴可以自发地形成激子，中性束缚态，前提是激子结合能超过单粒子态之间的能量分离。在这里，我们报告在空间上分离的二维电子和空穴气体名义上退化的能量子带，实现在InAs（10 nm）/GaSb（5 nm）耦合量子阱的电输运测量。我们观察到一个狭窄的和强烈的最大值（~500 kΩ）的四端电阻率在电荷中性区，分离类电子和类空穴制度，具有很强的激活温度依赖性T = 7 K以上和完美的稳定性对量子化磁场。通过定量比较我们的数据与早期的理论预测，我们表明，这种意想不到的大电阻在我们名义上的零间隙半金属系统可能是由于激子绝缘体状态的形成。
2017-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Robust high-temperature topological excitonic insulator of transition-metal carbides (MXenes)
本文提出“宇称阻挫”机制解释拓扑激子绝缘体罕见的原因，并通过第一性原理计算证明单层MXenes可实现室温鲁棒拓扑激子凝聚，为寻找新材料和探究拓扑与多体效应相互作用提供了新平台。
2023-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
One-Dimensional Magnetic Excitonic Insulators
本研究证明理想中性激子气体可在一维发生玻色-爱因斯坦凝聚，推导临界温度随维度降低而升高，并预测单链 Scandocene 与 Chromocene 分别为反铁磁和铁磁性激子绝缘体。
2024-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron linewidths of wide--gap insulators: excitonic effects in LiF
本文基于新近发展起来的含时密度泛函理论中的交换相关核，导出了三点顶点函数的一个实用的一般表达式。我们发现，激子效应在LiF强烈修改的低能量电子线宽导致线性标度与准粒子能量。我们还证明，在对比以前的结果，电子气，简单的金属和半导体，顶点修正的自能和屏蔽功能不相互补偿。
2004-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Universal excitonic superexchange in spin-orbit-coupled Mott insulators
指出了自旋轨道耦合莫特绝缘体中激子超交换的普遍存在。结果表明，对最低自旋轨道纠缠态“$J$“的限制有时不足以描述微观物理，而通过最高自旋轨道纠缠态“$J$“的虚激子过程对超交换提供了重要的修正.我们说明了这种激子超交换从一个二维的$5d$铱酸盐Sr $_2$ IrO $_4$和解释其物理后果，如类轨道耦合到外部磁通量和非线性磁化率。激子超交换在其他自旋轨道耦合莫特绝缘体，如$3d$钴基Kitaev磁体，甚至$f$电子稀土磁体中的普遍存在进一步讨论。
2022-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
First-principles perspective on full-spectrum infrared photodetectors from doping an excitonic insulator
成像技术的创新涉及寻找适合整个红外范围内检测应用的策略和材料。在此，我们提出了一个新的设计概念的基础上的激子绝缘体的独特功能，即负激子跃迁能量（$E_t$）。我们证明了这一概念，使用第一性原理$GW$ -BSE计算的一维金属有机丝（CrBz）$_\infty$。原始的（CrBz）$_\infty$由于最低激子的负$E_t$而表现出激子不稳定性。替代掺杂可以连续地将$E_t$从$\sim$ 0调谐到$\sim$ 0.6 eV，这显示了从太赫兹到近红外的光子探测能力。这种类型的探测器具有突出的波长选择性，减少热干扰和提高工作温度的优点。我们的工作不仅在稀有的一维激子绝缘体家族中又增加了一名成员，而且为未来高性能红外光电探测器的发展开辟了一条新的途径。
2022-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent evolutions of excitonic superfluid plasma frequency in a srong excitonic insulator candidate, Ta$_2$NiSe$_5$
我们研究了一个有趣的各向异性范德华材料，Ta $_{2}$ NiSe $_{5}$，使用光谱。已知Ta $_{2}$ NiSe $_{5}$是50多年前提出的少数激子绝缘体之一。Ta $_{2}$ NiSe $_{5}$具有沿$a$轴的准一维链。我们获得了单晶Ta $_{2}$ NiSe $_{5}$沿$a$ -和$c$ -轴的各向异性光学性质。测量的$a$ -和$c$ -轴的光学电导率表现出大的各向异性的电子和声子性质。关于$a$轴的光学电导率，在9 K下在3050 cm $^{-1}$附近观察到尖锐的峰，具有良好限定的光学带隙（$Δ^{EI} \simeq$ 1800 cm $^{-1}$）和强的温度依赖性。随着温度的升高，该峰变宽并且光学能隙在$\sim$ 325 K（$T_c^{EI}$）附近闭合。相对于频率和温度的光谱权重重新分布指示归一化光学能隙（$Δ^{EI}(T)/Δ^{EI}(0)$）为$1-(T/T_c^{EI})^2$。由测量的光学数据确定了Ta $_{2}$ NiSe $_{5}$中激子凝聚的温度依赖的超流等离子体频率。我们的研究结果可能是有用的激子绝缘体的未来研究。
2017-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Lattice fluctuations, not excitonic correlations, mediated electronic localization in TiSe$_2$
本研究结合含梯形图的自洽多体微扰理论与分子动力学，证明TiSe$_2$的绝缘性源于晶格对称性破缺及热涨落，而非激子关联。
2024-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Realizing intrinsic excitonic insulator by decoupling exciton binding energy from the minimum band gap
直接带隙材料有望成为激子绝缘体。与间接带隙材料相比，这里避免了与佩尔斯电荷密度波区分的困难。然而，当带隙接近零时，直接带隙材料仍然遭受极化率的发散，导致激子结合能减小。我们建议，可以解耦激子的结合能从带隙中的带边状态具有相同的宇称的材料。二维GaAs和实验机械剥离的单层TiS3的第一性原理计算为新原理提供了坚实的支持。
2018-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio Approach to Collective Excitations in Excitonic Insulators
Suzhou Laboratory（苏州实验室）；Tsinghua University（清华大学）
本文提出自洽方法研究激子绝缘体中的集体激发，揭示了无能隙相模、亚能隙模及高于能隙的散射态，并为从头原理计算中的激发态现象预测提供了新途径。
2025-12-24 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Carbon nanotubes as excitonic insulators
50年前，沃尔特·科恩推测，零能隙半导体可能会因为激子的自发产生而不稳定，激子是由库仑引力结合在一起的电子空穴对。重建的基态将打开一个缺口，打破基础晶格的对称性，这是电子相关性的真正结果。在这里，我们表明，这种激子绝缘体是实现在零间隙碳纳米管通过执行第一性原理计算，通过多体微扰理论以及量子蒙特卡罗。激子顺序调制两个碳亚晶格之间的电荷打开实验上可观察到的间隙，其规模作为管半径的倒数和弱依赖于轴向磁场。我们的研究结果提出了质疑的Luttinger液体范式的纳米管，并提供测试，实验区分激子和莫特绝缘体。
2017-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Dynamics of Coherent Phonon Modes in Excitonic Insulator Ta$_2$NiSe$_5$
针对Ta₂NiSe₅在325K以下的激子绝缘相，通过温度依赖光泵浦光探测光谱研究相干声子动力学，揭示声子与激子相的耦合及多体效应，为理解其结构转变提供关键依据。
2024-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Tunable excitonic insulator in quantum limit graphite
半个世纪前，莫特注意到，将半金属的载流子密度调为零会产生一种绝缘状态，在这种状态下，电子和空穴形成束缚对。后来有人认为，即使在下面的能带结构中出现半导体能隙，这种配对仍然存在，从而产生了所谓的"激子绝缘体的强耦合极限"。虽然这些“弱”和“强”耦合极端随后被认为是电子物质的相同激子态的表现，但在任何材料中，这种相位在带隙开口上的预测连续性都没有在实验中实现。在这里，我们显示石墨的量子极限，通过温度和角度分辨的磁阻测量，主机这样的激子绝缘体相之间的弱耦合和强耦合限制不断演变。我们发现激子相的最大转变温度T_EI与下面的电子结构中的带隙开口在B_0 = 46 +/-1T处一致，这通过T_EI以上的磁电阻中的热加宽拐点来证明。所观察到的B_0周围的相边界的整体不对称性密切匹配的理论预测的磁场调谐激子绝缘体相，其中带隙的开放标志着一个主要的动量空间配对的交叉到真实空间配对。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Seebeck Effect in Nonmagnetic Excitonic Insulators
我们提出了一个自旋Seebeck效应归因于激子凝聚在一个半导体绝缘体的机制。我们分析了强耦合极限下半满双轨道哈伯德模型中的晶场分裂。在这个模型中，晶场和电子关联之间的竞争导致了激子绝缘态，其中两个轨道自发杂化。利用广义自旋波理论和玻尔兹曼输运方程，我们发现在没有磁场的激子绝缘态中，可以观察到由热梯度产生的自旋电流。自旋Seebeck效应起源于自旋分裂集体激发模式，尽管基态没有表现出任何磁有序。这种奇特的现象是激子绝缘态所固有的，激子绝缘态的序参量是时间反转的奇数，并且产生集体激发模的自旋分裂。我们还发现，自旋电流强烈增强，其方向是在附近的相变到另一个磁有序相反转。我们认为，目前的现象可能是观察到的钙钛矿钴与GdFeO $_3$型晶格畸变。
2020-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-polarized triplet excitonic insulators in Ta3X8 (X=I, Br) monolayers
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Department of Physics, Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学物理系）
研究发现Ta3X8单层是自旋极化三重态激子绝缘体，通过GW+BSE计算揭示其强激子不稳定性及三重态特性。
2025-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Physical origin of giant excitonic and magneto-optical responses in two-dimensional ferromagnetic insulators
最近发现的磁性原子薄层的范德瓦尔斯晶体创造了巨大的机会，探索光-物质相互作用和磁光现象在二维极限。光学和磁光实验提供了深入了解这些主题，揭示了强磁性圆二色性和巨大的克尔信号在原子薄的铁磁绝缘体。然而，巨磁光响应的本质及其微观机制仍不清楚。在这里，通过执行第一性原理GW和Bethe-Salpeter方程计算，我们表明激子效应主导了原型二维铁磁绝缘体CrI $_3$中的光学和磁光响应。我们模拟克尔和法拉第效应在现实的实验设置，并在此基础上，我们预测的敏感的频率和衬底的磁光响应的依赖性。这些发现提供了物理理解的现象，以及潜在的设计原则，工程磁光和光电子器件使用二维磁铁。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long-lived population inversion in resonantly driven excitonic antiferromagnet
本文在范德瓦尔斯反铁磁体 NiPS₃ 中发现由 1.476 eV 共振泵浦诱导的 17 ps 长寿命粒子数反转态，为降维太赫兹激光提供了新途径。
2024-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strong Coupling Nature of the Excitonic Insulator State in Ta$_2$NiSe$_5$
我们利用基于密度泛函理论的电子结构计算和有效模型的密度矩阵重整化群计算对测得的光导谱进行了分析。我们表明，在传统的描述相反，玻色-爱因斯坦凝聚的预形成的激子发生在Ta $_2$ NiSe $_5$，尽管事实上，一个非相互作用的能带结构是一个带重叠的半金属，而不是一个小的带隙半导体。因此，高于转变温度的系统不是半金属，而是具有有限带隙的预制激子的状态。因此，在实际材料中建立了由强电子-空穴吸引力引起的新型绝缘体状态。
2018-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Flat-Bands-Enabled Triplet Excitonic Insulator in a Di-atomic Kagome Lattice
激子绝缘体（EI）态是一种强关联的多体基态，由激子形成的能带结构的不稳定性引起。基于密度泛函理论（DFT）结合多体GW和Bethe-Salpeter方程（BSE）的计算，我们发现半导体双原子Kagome晶格的平坦价带和导带（如超原子石墨烯晶格）可能共同形成一个有趣的三重态EI态.我们的研究结果表明，大量的载流子在平坦的带与高度本地化的电子和空穴波函数显着降低屏蔽和增强交换相互作用，导致异常大的三重态激子结合能（~1.1 eV）超过GW带隙的~0.2 eV和大的单重态-三重态分裂~0.4 eV。我们的研究结果再次丰富了有趣的物理平带和扩展EI材料的范围。
2021-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-Triplet Excitonic Insulator in the Ultra-Quantum Limit of HfTe5
本文在三维拓扑材料 HfTe5 的超量子极限中实验观测到自旋三重态激子绝缘体，通过输运测量和材料建模确认约 250 μeV 能隙来源于自旋相反电子-空穴束缚态，为自旋超流等新型自旋输运研究奠定基础。
2025-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum Geometry Probed by Chiral Excitonic Optical Response of Chern Insulators
本文推导含激子效应的光电导负一阶矩求和规则，并将其与 Chern 绝缘体的量子权重 K 和 Chern 数 C 关联，揭示扭曲双层 MoTe$_2$ 中手性激子响应可用于探测量子几何。
2025-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitons and Optical Response in Excitonic Insulator Candidate TiSe$_2$
Centre for Advanced Laser Techniques, Institute of Physics（先进激光技术中心，物理研究所）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
研究通过ab-initio计算揭示TiSe₂中激子模式与CDW相形成的关系，发现EI机制并非主要驱动力，但近相变温度区域可能存在EI波动。
2026-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Second order Josephson effect in excitonic insulators
我们发现，在电子空穴双层膜的激子所产生的导电和价带形成的原子轨道，具有不同的宇称，非零层间隧穿导致二级约瑟夫森效应。这意味着层间电流与激子序参量的相位相关，为$J = J_c \sin2θ$而不是$J = J_c \sin θ$，并且该系统在$θ=0, π$处具有两个简并基态，其可以通过层间电压脉冲切换。当推广到三维交替电子-空穴平面堆叠或二维链堆叠时，AC约瑟夫森效应意味着垂直于层和链的电场脉冲可以在两个简并基态之间操纵序参量相位，使得这些器件成为超快存储器。序参量操纵也适用于激子绝缘体候选物Ta $_2$ NiSe $_5$。
2021-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Unveiling Excitonic Insulator Signatures in Ta$_\mathrm{2}$NiSe$_\mathrm{5}$
通过X射线衍射和NEXAFS研究，发现Ta$_\mathrm{2}$NiSe$_\mathrm{5}$存在二级结构相变，增强轨道杂化，支持其激子绝缘体特征。
2025-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Role of electron-phonon coupling in excitonic insulator candidate Ta2NiSe5
本研究利用高分辨率同步辐射X射线衍射和角分辨光电子能谱技术，揭示了激子绝缘体候选材料Ta2NiSe5中的电子-声子耦合效应，结合第一性原理与模型计算构建了最小晶格模型，并提出了一种超越还原论方法的通用框架来分离库仑与电子-声子耦合效应，为研究具有交织序的关联系统提供了新视角。
2023-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strong interband interaction in the excitonic insulator phase of Ta$_2$NiSe$_5$
激子绝缘体（EI）在60年代被提出作为起源于纯电子相互作用的独特绝缘状态，但其材料实现一直难以捉摸，只有极少数材料候选者，并且只有有限的证据，例如输运性质的异常，带色散或光学跃迁。利用扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）研究了Ta $_2$ NiSe $_5$中低温相的实空间电子态，以原子级分辨率清晰地识别准粒子能隙以及强电子-空穴带重整化.这些结果与Ta $_2$ NiSe $_5$中的EI跃迁情况符合得很好.我们的空间分辨STS数据和理论计算进一步揭示了带边的轨道反转，这表明激子凝聚接近Bardeen-Cooper-Schrieffer制度。
2018-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-principles design of excitonic insulators: A review
本文综述了基于第一性原理Bethe-Salpeter方案设计激子绝缘体（EI）的最新进展，指出暗激子规则指导的材料筛选为发现新型量子物态及实现首个公认EI开辟了新途径。
2025-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for a Monolayer Excitonic Insulator
拓扑和关联之间的相互作用可以产生各种量子相，其中许多仍有待探索。最近的进展已经确定单层WTe2作为一种有前途的材料，这样做在一个高度可调的方式。这种二维（2D）晶体的基态可以从量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）静电调谐到超导体。然而，许多仍然未知的绝缘状态的间隙开放机制。在这里，我们报告的证据表明，QSHI也是激子绝缘体（EI），所产生的自发形成的电子空穴束缚态（激子）。我们揭示了在清洁样品中的电荷中性点（CNP）的本征绝缘态的存在下，并确认通过隧道光谱的电荷中性绝缘体的相关性质。我们提供的证据对替代方案的带状绝缘体或局部绝缘体，并支持在清洁限制EI相的存在。这些观察奠定了基础，了解一类新的相关绝缘体与非平凡的拓扑结构，并确定单层WTe2作为一个有前途的候选人探索量子相位的基态激子。
2022-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio study of exciton insulator phase: Emergent $\textit{p}$-wave spin textures from spontaneous excitonic condensation
提出无参数从头算方法确定 BCS 型激子配对序参与激发，发现单层 1T'-MoS₂ 是约 900 K 的非传统激子绝缘体，并给出 p 波自旋织构等判别光谱特征。
2025-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electronic properties of metal induced gap states at insulator/metal interfaces -- dependence on the alkali halide and the possibility of excitonic mechanism of superconductivity
Kiguchi {\it et al.} [Phys. Rev. Lett. {\bf 90}，196803（2003）]中，我们用第一原理密度泛函方法理论上研究了在各种碱金属卤化物和由凝胶表示的金属之间的界面处的MIGS的电子性质。我们已经发现，在通常的倏逝态之上，MIGS通常在卤素位点上具有长尾巴，具有$p_z$样特征，其穿透深度（$λ$）大到本体碱金属卤化物的晶格常数的一半。这意味着，$λ$，虽然几乎不依赖于凝胶中的载流子密度，但由碱金属卤化物的晶格常数（因此由能隙）主导，其中$λ_{\rm LiF} < λ_{\rm LiCl} < λ_{\rm LiI}$。我们还提出了一种可能性的MIGS工作有利的激子介导的超导性。
2003-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Excitonic order in quantum materials: fingerprints, platforms and opportunities
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Australian Synchrotron（澳大利亚同步辐射中心）；Monash University（莫纳什大学）；University of Houston（休斯顿大学）
本文探讨了激子绝缘体的理论基础及其稳定性影响因素，分析了实验识别激子有序与竞争相的方法，并综述了候选材料和未来研究挑战。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photo-induced semimetallic states realised in electron-hole coupled insulators
利用光来操纵材料进入期望的状态是凝聚态物理的目标之一，因为光控制可以提供超快和环境友好的光子器件。然而，通常难以实现不仅仅是对应于处于平衡的高温相的较高熵相的光诱导相。在这里，我们报告实现光诱导的绝缘体到金属的转变Ta 2Ni（Se 1-xSx）5包括激子绝缘体阶段使用时间和角度分辨的光电子能谱。从系统的动力学性质，我们确定，激子相关性的筛选起着关键作用的过渡到金属相，这支持在平衡时存在激子绝缘体相的时间尺度。在直接带隙激子绝缘体中意外观察到的非平衡金属态为电子-空穴耦合系统中的光学能带工程开辟了新的途径。
2018-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Diverse edge states of nanoribbons and excitonic insulator states of the monolayer Ta2Ni3Te5
本文利用第一性原理计算发现，Ta2Ni3Te5 纳米带的电子和磁性性质可通过边缘类型、带宽及 H/F 饱和进行调控，并揭示其单层具有激子绝缘体态，为纳米电子学、自旋电子学和光电子学提供了潜在候选材料。
2025-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Transitions in Xenes between excitonic, topological and trivial insulator phases: influence of screening, band dispersion and external electric field
本文用变分方法和从头算DFT参数研究Xenes中屏蔽、能带色散及垂直电场对激子结合能与能隙关系的影响，揭示激子绝缘体相是否出现主要取决于二维极化率的屏蔽处理方式，并证实stanene中不存在激子绝缘体相。
2023-04-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Emergent topological magnetism in Hund's excitonic insulator
提出范德华反铁磁半导体GdGaI作为新材料类别，通过Hund耦合实现激子凝聚与多q磁性交织，涌现出最小长度尺度的类斯格明子自旋纹理，为纳米尺度量子物质和原子尺度拓扑磁性设计提供平台。
2024-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stabilization of Metallic, Excitonic Insulator, and Superionic Phases in Helium-Rare Gas Compounds at Sub-Terapascal Pressures
通过晶体结构预测和第一性原理计算，绘制了高达1 TPa的二元He-RG体系相图，发现He-Xe体系在实验可及的较低压力下可稳定金属态、激子绝缘体态和超离子态，为凝聚态物理和行星科学开辟新方向。
2025-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Lattice dynamics of the excitonic insulator Ta$_2$Ni(Se$_{1-x}$S$_x$)$_5$
最近，我们采用电子偏振分辨拉曼光谱来揭示Ta 2NiSe 5的强相关激子绝缘体（EI）性质，Volkov等人[arXiv：2007.07344]，并且还表明对于Ta $_2$ Ni（Se $_{1-x}$ S $_x$）$_5$合金，临界激子波动随着硫浓度x而减小，从而暴露出协作晶格不稳定性，该不稳定性在大x时接管，Volkov等人[arXiv：2104.07032]。在这里，我们专注于这个EI家庭的晶格动力学。我们确定了所有的拉曼活性光学声子的完全对称和交流四极对称，并研究它们随温度和硫浓度的演变。我们证明了选择规则的变化，在温度低于正交单斜相转变在Tc（x），这是相关的EI相。我们发现，Tc（x）单调下降，从328 K的Ta 2NiSe 5到120 K的Ta 2NiS 5和晶格畸变的幅度也随着硫浓度x减小。当x < 0.7时，两个最低频率的B2 g声子模在高温下表现出强烈的非对称线型，这是由于Fano干涉与半金属态中存在的宽激子连续谱的缘故。在扩展的Fano模型的框架内，我们发展了激子-声子相互作用激发线型的定量描述，使我们能够导出内禀声子参数，并确定激子-声子相互作用强度，它影响转变温度Tc（x）。我们还观察到签名的声学模式散射的结构域壁低于Tc形成的协助。基于我们的研究结果，我们还提出了一个一致的解释，在时间分辨泵浦探测实验中观察到的振荡的起源。
2021-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Perfect Coulomb drag in a dipolar excitonic insulator
本研究在MoSe2/WSe2偶极双层激子绝缘体中观测到完美库仑拖拽，并揭示其随温度与Mott密度转变的输运行为。
2023-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Melting of excitonic insulator phase by an intense terahertz pulse in Ta$_2$NiSe$_5$
本研究探讨了Ta$_2$NiSe$_5$对太赫兹脉冲的光学响应，发现强电场通过量子隧穿诱导激子解离产生载流子，导致激子相部分熔化与金属化，且其机制不同于强光激发。
2023-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Doping-controlled transition from excitonic insulator to semimetal in Ta$_2$NiSe$_5$
激子绝缘体（EI）是一种有趣的物质绝缘相，其中电子和空穴成键成对，所谓的激子，并通过玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）形成相位相干态。激子凝聚的理论概念早在几十年前就已提出，但由于激子凝聚在天然物质中的存在很少，以及缺乏对激子凝聚的调控方法，因此对其后续的研究非常有限。在本文中，我们报告的实现掺杂控制的EI到半金属过渡的Ta $_2$ NiSe $_5$使用$in$ - $situ$钾沉积。结合角分辨光电子能谱（ARPES），我们描绘了电子结构的演变，通过EI过渡前所未有的精度。结果表明，Ta $ _2 $ NiSe $ _5 $（TNS）是一种源于半金属非相互作用能带结构的电子轰击，同时也分辨出了两个连续的跃迁，分别归因于相位退相干和对破缺.我们的研究结果揭示了TNS的Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）-BEC交叉行为，并表明其能带结构和激子结合能可以通过碱金属沉积精确调节。这为BCS-BEC交叉现象的研究提供了一条新的途径，它可以为凝聚态物质和其他多体系统的多体物理提供新的见解。
2020-10-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Excitonic pairing and insulating transition in two-dimensional semi-Dirac semimetals
足够强的长程库仑相互作用可以在无带隙的狄拉克半金属中诱导激子配对，从而产生有限的能隙并驱动半金属-绝缘体量子相变。这一现象与高能物理中的动力学手征对称性破缺十分相似。在大多数现实的狄拉克半金属中，包括悬浮的石墨烯，库仑相互作用太弱而不能打开激子隙。库仑相互作用在二维半狄拉克半金属中的低能作用比狄拉克半金属更重要，在二维半狄拉克半金属中，费米子谱的一个动量分量是线性的，另一个动量分量是二次的，并且确实导致费米液体理论的崩溃。通过求解Dyson-Schwinger方程，研究了二维半狄拉克半金属中激子能隙的动态产生，并证明了中等强度的库仑相互作用足以诱导激子配对.额外的短程四费米子耦合倾向于促进激子配对。在现有的半狄拉克半金属中，我们发现TiO $_{2}$ /VO $_{2}$纳米结构为实现激子绝缘体提供了一个有希望的候选者。利用重整化群方法分析了半狄拉克费米子在半金属-绝缘体量子临界点处激子序参量的量子临界涨落与无质量半狄拉克费米子的强耦合，揭示了半狄拉克费米子的非费米液体行为.
2017-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Signatures of ultrafast reversal of excitonic order in Ta$_2$NiSe$_5$
在存在电子-声子耦合的情况下，激子绝缘体具有两个简并基态，用Ising型序参量描述。从微观汉密尔顿出发，我们推导出声子耦合激子绝缘体Ta $_2$ NiSe $_5$中伊辛序参量的运动方程，并表明使用适当的激光脉冲序列可以在超短时间尺度上可控地反转。结合理论和时间分辨的光学反射率测量，我们报告的证据，这种序参量反转Ta $_2$ NiSe $_5$的相干激发顺序参数耦合声子的异常行为的基础上。我们的工作拓展了自旋和电荷有序材料之外的超快序参量控制领域。
2020-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strongly correlated excitonic insulator in atomic double layers
激子绝缘体（EI）是由半导体中束缚电子-空穴对（激子）的形成而产生的，并为量子多玻色子物理提供了固态平台。强激子-激子排斥预计将通过抑制密度和相位波动来稳定凝聚的超流和晶相。虽然已经报道了EI的光谱特征，但强相关EI状态的确凿证据仍然难以捉摸。在这里，我们证明了一个强相关的空间间接二维（2D）EI基态形成在过渡金属二硫属化物（TMD）半导体双层。当施加在两个电隔离的TMD层之间的偏置电压被调谐到填充束缚电子-空穴对但不填充自由电子或空穴的范围时，形成平衡层间激子流体。电容测量表明，流体是激子可压缩的，但电荷不可压缩的直接热力学证据的EI。该流体还与超过10的无因次激子耦合常数强相关。我们进一步构建了一个激子相图，揭示了莫特转变和相互作用稳定的准凝聚。我们的实验为实现激子的奇异量子相位以及多端激子电路的应用铺平了道路。
2021-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Persistence of charge ordering instability to Coulomb engineering in the excitonic insulator candidate TiSe$_2$
University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Universität Hamburg（汉堡大学）；STFC Central Laser Facility, Research Complex at Harwell（STFC 哈韦尔研究综合体中央激光设施）；Bremen Center for Computational Materials Science（不来梅计算材料科学中心）
通过介电屏蔽调控，研究发现TiSe₂的激发子能隙重新归一化，但其电子结构不受温度影响，表明激发子并非驱动CDW相变的必要因素。
2025-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitonic instability in optically-pumped three-dimensional Dirac materials
最近有人提出，瞬态激子不稳定性可以在光泵二维（2D）狄拉克材料（DM）中实现，例如石墨烯和拓扑绝缘体表面态。在这里，我们讨论了实现瞬态激子凝聚在光泵三维（3D）DM的可能性，如狄拉克和外尔半金属，所描述的光激发电子和空穴的非平衡化学势。与长程相互作用的平衡情况类似，我们发现，对于具有屏蔽库仑势的泵浦3D DM，存在两种可能的激子相，激子绝缘体相和电荷密度波相，分别来自结内和结间相互作用。在泵浦的情况下，激子不稳定性的临界耦合消失，因此，这两个阶段共存的任意弱耦合强度。在电荷密度波阶段激子能隙总是最大的。屏蔽效应与光抽运引起的态密度增加之间的竞争导致瞬态激子凝聚体的到达相图。基于屏蔽的静态理论，我们发现，在一定的无量纲耦合常数值的条件下，三维DM中的屏蔽可以弱于二维DM。此外，我们确定的瞬态激子凝聚体，可以探测扫描隧道光谱，光电发射和光学电导率测量的签名。最后，我们提供现有的和假设的三维DM的临界温度和激子间隙的估计。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional excitonic insulators in two-dimensional topological materials
本文在具有非平庸能带拓扑的二维材料中研究激子绝缘体，纳入破坏电子和空穴数守恒的相互作用通道，发现其序参量为手性d波，并估计BKT相变变为平滑过渡，温度约为50–75 K。
2025-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
