Exciton-assisted electron tunneling in van der Waals heterostructures
弹性和非弹性电子隧穿的控制依赖于具有良好定义的界面的材料。由二维成分组成的范德华材料为此类研究提供了理想的平台。声学声子和缺陷态的签名已被观察到在电流-电压（$I-V$）测量。这些特征可以用电子-声子或电子-缺陷的直接相互作用来解释。在这里，我们使用一种新的隧穿过程，涉及激子在过渡金属二硫属化物（TMD）。我们研究了由石墨烯和金电极组成的隧道结，这些电极由六方氮化硼（hBN）与相邻的TMD单层隔开，并在$I-V$测量中观察到突出的共振特征。这些共振出现在偏置电压，对应于TMD激子能量。通过将TMD置于隧道路径之外，我们证明了这种声子-激子介导的隧穿过程不需要任何电荷注入TMD。这项工作演示了电输运测量中的光学模式的外观，并介绍了一个新的功能的光电子器件的基础上范德华材料。
2023-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Influence of topological excitations on Shapiro steps and microwave dynamical conductance in bilayer exciton condensates
在双层系统中的总填充因子$ν_T=1$的量子霍尔态实现了激子凝聚体，并表现出零偏压隧穿异常，类似于波动存在下的约瑟夫森效应。与传统的约瑟夫森结相比，由于无序诱导的拓扑缺陷，即所谓的meron，没有观察到夫琅禾费衍射图案。我们考虑在微波辐射的存在下的层间隧穿，并发现夏皮罗步骤的隧穿电流-电压特性，尽管存在的merons。此外，约瑟夫森振荡也可以观察到的微波动态电导的谐振功能。
2012-07-30 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
Resonant tunneling of quantum dot in a microcavity
我们提出通过观察嵌入微腔中的半导体量子点的电流来测量Purcell效应。一个电子和一个空穴分别注入量子结构中形成激子，然后辐射复合。稳态电流示出被改变，如果一个不同的腔长或激子能隙。因此，通过测量通过量子结构的电流，可以在实验上观察到珀塞尔效应。此外，我们还发现量子点间激子的超辐射也可以通过电学的方式观察到。
2002-04-10 cond-mat.mes-hall
True exciton condensate of one-dimensional electrons through interwire tunneling
我们从理论上预测，一个真正的双层激子凝聚体，其特征在于非对角长程序和全球的相位相干，可以创建在一维固态电子系统。发生这种情况的机制是引入电子和空穴种群的单粒子杂交，这锁定了相关模式的相位，从而使Mermin-Wagner定理失效。电子-空穴相互作用则放大了这种非对角长程序的趋势，使凝聚体的性质在非相互作用极限上提高了一个数量级以上。我们表明，温度低于一个实质性的冷凝馏分将形成可以达到数百开尔文，在一维系统中的弱屏蔽的好处。
2017-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Keldysh field theory of dynamical exciton condensation transitions in nonequilibrium electron-hole bilayers
本文利用Keldysh场论研究偏置电子-空穴双层中由层间隧穿驱动的非平衡激子凝聚，发现大偏压下p波隧穿会减小有效带隙并提高有效温度，并探讨了对InAs/GaSb量子阱及过渡金属二硫族化合物双层的实验启示。
2024-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Influence of the charge carrier tunneling processes on the recombination dynamics in single lateral quantum dot molecules
研究了单量子点量子点分子中的载流子动力学以及外加电场对分子态的影响。可控的电子隧穿表现在偏离典型的激子衰减行为，这是强烈的影响，由调谐电场和分子间库仑能量。速率方程模型的发展，以获得更多的洞察电荷转移和隧穿机制。非共振（声子介导）电子隧穿，改变了分子激子的性质从直接到间接，反之亦然，被认为是主要的可调谐的衰变机制激子除了辐射复合。
2009-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Effect of spin-dependent tunneling in a MoSe$_2$/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ van der Waals heterostructure on exciton and trion emission
本研究通过低温光致发光和磁光克尔效应测量，发现MoSe$_2$/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$范德华异质结构中激子-三子发射比例依赖于激发螺旋性与磁化取向，揭示了与激子复合竞争的超快自旋依赖层间电荷转移机制。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Brightening interlayer excitons by electric-field-driven hole transfer in bilayer WSe2
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Nanjing University（南京大学）；Academia Sinica（中央研究院）；National Cheng-Kung University（国立成功大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过电场驱动空穴转移增强双层WSe2中层间激子的发光效率，揭示了层间激子在层间和层内激子能量分离时的增强机制。
2025-06-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunneling and Electric-Field Effects on Electron-Hole Localization in Artificial Molecules
从理论上研究了两个垂直耦合量子点中激子基态的斯塔克位移随量子点间距的变化。耦合示出，以提高线性光学性质，包括能量和振子强度，以及激子极化率的调谐。使这些性质最大化的耦合制度是由单粒子隧穿效应、电场效应和载流子-载流子相互作用效应之间的细致平衡产生的。我们讨论了这些结果的相关性的可能实现的量子信息处理的基础上半导体量子点：特别是，我们建议识别的量子位与激子水平耦合，而不是单点。
2003-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Precursors to Exciton Condensation in Quantum Hall Bilayers
Tunnel光谱揭示了层间电子-空穴相关性的证据在量子霍尔双层二维电子系统的层间距附近，但以上，过渡到不可压缩的激子凝聚体在总朗道水平填充$ν_T=1$。这些相关性表现为库仑赝能隙的非线性抑制，抑制弱耦合双层中的低能层间隧穿。赝能隙抑制在$ν_T=1$处最强，并且随着从上方接近激子凝聚的临界层分离而快速增长。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Towards Tripartite Hybrid Entanglement in Quantum Dot Molecules
在越来越多的物质量子比特和光子量子比特之间建立混合纠缠是实现可扩展量子计算和长距离量子通信的必要条件。在这里，我们证明了在强关联量子点分子中形成的带电激子复合物能够在适当的载流子量子化下产生三重杂化纠缠。分子的混合轨道构成多级基态，具有亚meV的空穴隧穿能和相对较大的电子杂化能。我们发现，适当的尺寸和interdot间距保持电子粒子弱本地化，开放额外的复合通道，通过相关的基态激子。这允许产生更高阶的纠缠态。非平凡的空穴隧穿能量，由多粒子相互作用重整化，有利于实现仅在分子光谱的某些组分之间的能量重合。这转化为在多体激子复合物中出现有利的光谱分量，其在整个电场诱导的空穴隧穿过程中维持主振子强度。我们特别分析了是否可以操纵有利的自旋组态的能级加宽来消除光子的可分辨性。
2014-06-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Forster energy transfer signatures in optically driven quantum dot molecules
研究了光驱动和电选通隧道耦合量子点分子中的Forster共振能量转移机制。在缀饰激子光谱中发现了两个新的FRET诱导的光学特征。这是由激子能级占据作为泵激光能量和施加的偏压的函数构造的，类似于水平反交叉光谱测量。我们观察到的激子谱线的光谱重量和分裂的重新分配。单个激子之间的FRET诱导分裂的空间直接激子线，远离由于在分子中的电荷隧穿的反交叉。然而，附近的反交叉，一个新的签名出现作为一个弱的卫星线以下的间接激子线。FRET签名也可能发生在间接激子之间，表现为分裂的间接线。在这种情况下，签名也出现在直接双激子状态，因为间接卫星混合在隧道反交叉区域附近。
2009-06-18 cond-mat.mes-hall
Radiative and Non-Radiative Exciton Energy Transfer in Monolayers of Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides
本文研究了二维过渡金属二硫属化物（TMD）中激子间的层间能量转移速率。我们认为辐射（介导的真实光子）和非辐射（介导的虚光子）的能量转移机制，使用统一的格林函数的方法，考虑到修改的激子能量色散的相互作用的结果。与TMD中的激子相关的大的光学振子强度导致非常快的能量转移速率。能量转移时间取决于激子动量、激子线宽和层间分离，并且可以在小于100飞秒到大于几十皮秒的值的范围内。在光锥内部，纵向激子和横向激子的能量传递速率相当，而在光锥外部，纵向激子的能量传递速率远远超过横向激子的能量传递速率。纵向和横向激子的热系综的平均能量转移时间是温度依赖性的，并且对于小于10 nm的层间间隔，在室温下可以小于皮秒。局域激子的能量转移时间范围从小于一皮秒到几十皮秒。当激子散射和退相速率较小时，能量传递动力学表现出相干振荡。我们的研究结果表明，电磁层间能量转移可以是一个有效的机制，TMD单分子膜之间的能量交换。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall
Tailoring Exciton Dynamics in TMDC Heterobilayers in the Quantum Plasmonic Regime
本研究利用原子力显微镜金属探针，在亚纳米针尖-样品腔中通过局域结电流研究TMDC异质双层激子动力学，揭示了层内与层间激子和量子等离激元耦合的差异及Purcell效应的作用，为激子材料近场探测提供参考。
2023-06-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Twisting enabled charge transfer excitons in epitaxially fused quantum dot molecules
具有长辐射寿命和净永久偶极矩的电荷转移激子对于基于量子点（QD）的能量收集和光电探测器件具有高度吸引力，其中光激发后的电荷分离效率限制了器件性能。在这里，使用混合的含时密度泛函理论，我们已经证明了，在外延融合量子点分子的电荷转移激子击穿的主要规则，选择材料与交错的II型带排列。激子的多体效应被发现是显着的和不同的取决于激子的性质，导致意想不到的激子态的逆序。引人注目的是，扭转量子点分子似乎是一种有效的手段，调制的轨道空间定位向电荷分离，这是强制性的电荷转移激子。同时，它表现出内能级分裂，抵消了不同性质的激子感受到的不同的多体效应，从而确保在同二聚体和异二聚体QD分子中成功产生能量有利的电荷转移激子。我们的研究扩展了扭旋的领域到零维材料，并提供了一个真正的路线操纵量子点分子中的激子的性质。
2021-08-29 cond-mat.mes-hall
Exciton Transfer in Array of Epitaxially Connected Nanocrystals
近年来，在晶面处外延连接的半导体纳米晶体（NC）被引入以促进纳米晶体之间的电子输运。为了充分发挥它们的潜力，需要更好地理解连接的NC之间的激子转移。我们超越了Förster和Dexter提出的两种众所周知的传输机制，并提出了激子串联隧穿的第三种机制。串联隧穿通过电子和空穴处于不同NC中的中间态发生。激子跳跃的相应速率大于德克斯特速率，对于Si甚至比福斯特速率大得多。
2017-02-05 cond-mat.mes-hall
Engineering directed excitonic energy transfer
我们为工程激子转移动力学提供了一个直观的平台。我们表明，仔细考虑的光谱密度，它描述了系统浴相互作用，导致工程师的激子的转移的机会。由于纳米结构中的激子被提出用于量子信息处理和人工光合设计，因此我们的方法为工程设计广泛的所需激子动力学铺平了道路。我们仔细地描述了模型的有效性，并使用实验相关的材料参数，以显示在量子点的线性链中的定向激子转移的反直观的例子。
2010-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent Tunneling in Exciton Condensates of Bilayer Quantum Hall Systems
由于强的层间关联，双层量子霍尔系统作为一个整体是一个单一的相干系统，而不是两个独立系统的弱耦合集合，这使得传统的隧道理论不适用。本文发展了总填充因子为$ν_T=1$的双层量子霍尔系统相干激子凝聚体的层间隧穿理论。我们的理论最重要的结果之一是，零偏置层间隧道电导峰被强烈增强，但即使在零温度下也基本上是有限的。我们明确计算的电导峰的高度作为层间距离的函数，这与实验进行了比较。强调了电导峰的层间距离依赖性是区分库仑相互作用多体效应引起的自发相干性和单粒子隧穿能隙引起的诱导相干性的关键性质之一。本文还强调指出，尽管这种强烈增强的隧穿电导是由层间相位相干引起的，但它并不是通常的约瑟夫森效应。我们提出了一个实验装置，用于测量耦合的双层量子霍尔系统的逆流电流中的真实约瑟夫森效应，这是一个更精确的类比超导中的真实约瑟夫森效应。
2006-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Evidence of high-temperature exciton condensation in 2D atomic double layers
玻色-爱因斯坦凝聚体是玻色子的稀气体的基态，例如冷却到接近绝对零度的原子。由于质量小得多，预期激子（束缚电子-空穴对）在显著更高的温度下凝聚。在这里，我们研究了密度高达10^12 cm-2的MoSe 2/WSe 2原子双层中的电生成层间激子。层间隧穿电流仅取决于激子密度，指示相关的电子-空穴对隧穿。当一个空穴从WSe 2中隧穿并与MoSe 2中的电子复合时，就会产生强的电致发光。我们观察到一个临界阈值依赖的激子密度的EL强度，伴随着一个超泊松光子统计阈值附近，和一个大的EL增强峰值窄在相等的电子-空穴密度。该现象持续高于100 K，这是与预测的临界冷凝温度。我们的研究为二维原子双层中的层间激子凝聚提供了令人信服的证据，并为探索基于凝聚物的光电子学和激子介导的高温超导性开辟了令人兴奋的机会。
2021-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Interplay of exciton condensation and quantum spin Hall effect in InAs/GaSb bilayers
研究了InAs/GaSb双层量子阱的相图。对于小的隧穿振幅之间的层，我们发现，该系统是容易形成的s-波激子凝聚相，其中的自旋结构的序参量是唯一确定的小自旋轨道耦合所产生的体反转不对称性。该相位在拓扑上是平凡的，并且不支持边传输。相反，对于大的隧穿振幅，我们得到了一个拓扑非平凡的量子自旋霍尔绝缘体相与p波激子序参量，这提高了杂化带隙。这些拓扑上不同的绝缘体由具有自发破缺的时间反转对称性的绝缘相分离。接近量子自旋霍尔和时间反转破相之间的相变，边缘运输显示在小样本的量子化电导，而在长样本的平均自由程与在边缘的背散射是温度无关的，与最近的实验一致。
2014-05-18 cond-mat.mes-hall
Excitonic relaxation and transfer in semiconductor nanocrystals
讨论了半导体纳米晶体中发生的一些基本辐射和非辐射过程，并计算了这些过程的速率。特别是，在本综述中，我们探讨了两个晶粒内的过程，如光子发射，俄歇复合，声子辅助激子弛豫，捕获表面缺陷，多激子产生，和晶粒间的过程中实现的激子迁移在合奏的纳米晶体。激子跃迁，创建，并伴随着光子和（或）声子发射或吸收的湮灭被认为是从他们的角度对纳米晶体的光学性质的影响。
2020-01-15 cond-mat.mes-hall
Control of the Exciton Transfer in Quantum Dots by the Stark Effect
从理论上研究了两个半导体量子点系统中激发态之间的能量共振转移。模型哈密顿量已经制定，它允许描述的影响的动力学的共振激光脉冲，库仑相互作用，静态斯塔克效应，和弛豫的激子状态。在不同的激发条件下的能量转移的效率的计算的例子。在恒定的电场中的电平移动的过程的控制进行了演示。
2013-05-31 cond-mat.mes-hall
Charge-transfer excitons in strongly coupled organic semiconductors
一维六噻吩晶格上的时间分辨和温度依赖性光致发光测量揭示了光激发到两种不同物种的固有分支：自陷激子和暗电荷转移激子（CTX; > 5%产率），半径跨越2-3个位点。显着的CTX产率的结果，由于在这些超分子纳米结构中的大的自由激子带宽（~400 meV）的Frenkel激子带的强电荷转移字符。
2009-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of charge transfer excitons on unidirectional exciton transport in lateral TMD heterostructures
该研究通过微观模拟hBN封装WSe$_2$-MoSe$_2$横向异质结构中的激子动力学，揭示能量偏移驱动的单向漂移与界面CT激子捕获的竞争导致低温下传播反而更弱的反直觉热控机制。
2025-03-03 cond-mat.mes-hall
Exciton Relaxation in Carbon Nanotubes via Electronic-to-Vibrational Energy Transfer
半导体单壁碳纳米管（CNT）的共价功能化引入了新的光致发光发射态。这些状态在空间上定位在周围的官能化网站和强烈的红移相对于通常观察到的纳米管带边激子状态的发射。这些局域激子状态的一个特别重要的特征是，因为激子不再自由地沿CNT长度扩散地采样光致发光猝灭位点，所以其寿命显著延长。我们最近已经证明，这种局域激子的一个重要的弛豫通道是电子振动能量转移（EVET）。这个过程类似于Förster共振能量转移（FRET），除了这个过程的最终状态不是电子的，而是周围介质的振动激发分子（例如，溶剂）。在这项工作中，我们开发了EVET的一般理论，并将其应用到EVET介导的缺陷局部激子在共价官能化的CNT弛豫的具体情况。所得EVET弛豫时间与实验数据吻合良好。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall
Localizing Individual Exciton on a Quantum Hall Antidot
Stony Brook University（石溪大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本研究通过量子反铁电点双边缘通道方法，实现了在量子反铁电系统中定位和调谐单个激子，并观测到电子-空穴配对态的量子叠加。
2025-09-14 cond-mat.mes-hall
Charge transfer dynamics in MoSe$_{2}$/hBN/WSe$_{2}$ heterostructures
超快电荷转移过程提供了一种在直接接触的过渡金属二硫属化物（TMD）层中产生层间激子的简便方法。由TMD/hBN/TMD组成的更复杂的异质结构使得能够以新的方式控制层间激子性质并实现新颖的激子现象，例如激子绝缘体和凝聚体，其中期望更长的寿命。在这项工作中，我们的实验研究的电荷转移动力学的异质结构之间的MoSe $_{2}$和WSe $_{2}$单层的1 nm厚的hBN间隔组成。我们观察到的空穴传输从MoSe $_{2}$到WSe $_{2}$通过hBN势垒的时间常数为500 ps，这是超过3个数量级慢于TMD层之间没有间隔。此外，我们观察到强烈的竞争层间电荷转移和层内激子-激子湮灭过程在高激发密度。我们的工作为理解TMD/hBN/TMD异质结构中有效产生和控制层间激子的电荷转移途径提供了可能性。
2022-12-21 cond-mat.mes-hall
Vibration-assisted exciton transfer in molecular aggregates strongly coupled to confined light fields
我们研究了激子通过一维分子聚集体与腔模强相互作用的输运。与以前的几个理论研究处理的单体作为简单的两个级别的系统，激子振动耦合明确包括在系统的开放量子动力学的描述。在截断振动空间的Holstein-Tavis-Cummings模型框架下，我们研究了激子通过分子二聚体和长链的稳态转移。对于分子二聚体，我们发现，振动辅助激子转移发生在强激子腔耦合制度，真空拉比分裂匹配的频率的一个单一的振动量子。而对于较长的分子链，发现振动辅助转移发生在超强激子-腔耦合极限。此外，有限弛豫的振动模式诱导的连续声子浴被发现，以进一步促进激子输运的振动增强制度。
2019-02-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable Localized Charge Transfer Excitons in a Mixed Dimensional van der Waals Heterostructure
基于2D-2D系统的范德华异质结（vdWHs）中层间电荷转移（CT）激子的观察已经得到了很好的研究。虽然在概念上很有趣，但这些电荷转移激子是高度离域的，并且在空间上使它们局部化需要以非常特定的角度扭曲层。定位CT激子的这个问题可以通过制造混合维vdWH（MDH）来克服，其中一个组件是空间量子限制介质。在这里，我们证明了CT激子的形成在一个2D/准2D系统，包括MoSe 2和WSe 2单层和CdSe/CdS为基础的核/壳纳米片（NPLs）。CT激子在我们的MDHs的光谱特征，解决了在2D/单NPL异质界面在室温下使用尖端增强的光致发光（TEPL）本地。通过改变2D材料、NPL的壳层厚度和施加面外电场，激子共振能量被调谐至120 meV。我们的发现是实现高度可调的MDH为基础的下一代光子器件的重要一步。
2022-10-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Theory of Fano resonance in single molecule electroluminescence induced by a scanning tunneling microscope
在扫描隧道显微镜（STM）诱导的单分子电致发光中，分子激子与带隙等离子体激元之间的耦合起着关键作用。但要弄清复杂的实验现象一直很困难。采用非平衡格林函数方法，我们提出了一个一般的理论模型来理解光发射光谱从单分子和间隙等离子体从能量输运的观点。间隙等离子体激元和分子激子之间的相干相互作用导致发射光谱中显著的Fano共振。我们分析了Fano线形状对系统参数的依赖关系，在此基础上，我们提供了一个统一的帐户最近的几个实验观察。此外，我们强调的尖端分子的电子耦合上的光谱，这是迄今为止没有被考虑的效果。
2018-03-03 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Topological Charge-Transfer Excitons
University of Washington（华盛顿大学）
该研究揭示电荷转移激子的实空间嵌入可生成对称相关非局域复合轨道，在蜂窝晶格中通过 Bethe-Salpeter 方程求解得到拓扑激子平带，为拓扑能带及强关联玻色相提供通用路径。
2026-08-07 cond-mat.mes-hall
Minimal model for charge transfer excitons at the dielectric interface
在不使用完全局域化的空穴（或电子）的情况下，跨越供体-受体界面的电荷转移（CT）激子的理论描述是有机太阳能电池领域中的挑战。通过求解非均匀介质界面的有效两粒子薛定谔方程，计算了CT激子的总波函数。我们用公式表示了CT的大小，并构造了CT激子在反转对称性破坏下的极小模型。我们表明，无论是轻孔质量和孔本地化沿正常的电介质界面是至关重要的CT激子产量。
2016-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb-mediated interactions of charge-transfer excitons in TMD lateral heterostructures
Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普大学）；mar.quest—Marburg Center for Quantum Materials and Sustainable Technologies（mar.quest—马尔堡量子材料与可持续技术中心）
通过考虑偶极和量子交换相互作用，研究了TMD横向异质结构中高偶极矩电荷转移激子之间的相互作用，预测了密度相关的能量蓝移，并发现小偶极矩下能量重整化与偶极矩呈二次关系。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall
Interface engineering of charge-transfer excitons in 2D lateral heterostructures
针对单层侧向异质结中束缚电荷转移激子的存在争议，基于微观理论揭示其形成机制及界面与介电调控规律，并经实验证实低能CT激子发射，推进了对二维侧向异质结构光学性质的微观理解。
2023-02-06 cond-mat.mes-hall
Annihilation mechanism of excitons in a MoS2 monolayer through direct Förster-type energy transfer and multistep diffusion
原子薄的MoS 2层是一种直接带隙半导体，由于极端的量子限制和库仑相互作用的减少屏蔽，表现出强的电子-空穴相互作用，这导致在室温下形成稳定的激子。因此，MoS 2单层的各种激子性质在确定轻物质相互作用的强度，包括它们的辐射复合寿命和光电响应方面是极其重要的。本文报道了利用瞬态吸收光谱对MoS_2单分子膜中各种激子的湮灭机制的综合研究。我们严格地证明了Förster型共振能量转移是A-和B-激子的主要湮灭机制，而多步扩散过程负责C-激子的湮灭，这得到了关键的科学证据的支持。
2020-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Förster energy transfer of dark excitons enhanced by a magnetic field in an ensemble of CdTe colloidal nanocrystals
我们提出了一个系统的实验研究，随着理论建模的能量转移在合奏的紧密包装的CdTe胶体纳米晶体确定为福斯特共振能量转移（FRET）。我们证明，在4.2 K的低温下，主要是地面暗激子状态在最初激发的小尺寸（供体）纳米晶体参与偶极-偶极FRET导致额外的激发的大尺寸（受体）纳米晶体。由于亮激子态与暗态的弱混合，FRET成为可能。这种混合甚至在零磁场中也发生，并允许暗激子的辐射复合。外部磁场显著增强了这种混合，从而在15 T的场中将能量转移速率增加了2-3倍，以及供体和受体纳米晶体中暗激子的辐射速率。理论建模使我们能够确定NC作为较大纳米晶体的供体的概率的光谱依赖性，以评估能量转移速率以及预测它们对磁场的依赖性，描述由于能量转移引起的光致发光最大值的光谱偏移，并再现实验观察到的光致发光复合动力学的光谱依赖性，磁场。
2015-12-21 cond-mat.mes-hall
Charge and Energy Transfer Dynamics of Hybridized Exciton-Polaritons in 2D Halide Perovskites
当激子介质被限制在光学腔中时，二维杂化有机无机钙钛矿（2D HOIP）中的激子（束缚电子-空穴对）能够形成被称为激子-极化激元（E-Ps）的杂化轻物质态。在2D HOIP的情况下，它们可以在HOIP晶体的特定厚度下自杂交成E-Ps，所述HOIP晶体与激子形成谐振光学腔。然而，这些自杂化E-Ps在二维HOIP中的基本性质，包括它们在界面处的超快能量和/或电荷转移中的作用，仍然不清楚。在这里，我们证明了在Au衬底上的> 0.5 μ m厚的2D HOIP晶体能够支持多级自杂化E-P模式。这些E-P具有高Q因子（> 100）并且调制晶体的光学色散以增强子带隙吸收和发射。通过改变激发能和超快测量，我们也证实了能量从较高能量的上E-Ps转移到较低能量的下E-Ps。最后，我们还证明了E-Ps能够在界面处进行电荷传输和转移。我们的研究结果提供了新的见解，电荷和能量转移的E-Ps打开新的机会，对他们的操纵极化激元器件。
2023-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrafast charge-transfer exciton dynamics in C$_{60}$ thin films
有机分子的高度柔性为设计用于下一代光电和光子应用的光活性材料的光学性质提供了巨大的潜力。然而，尽管在当今的显示器和光伏技术中成功地实现了分子材料，但是光-电荷转换的许多基本方面仍然有待于揭示。在这里，我们专注于超快动力学的光激子在C $_{60}$薄膜取决于分子覆盖度和光的偏振的光学激子。使用时间和动量分辨的光电子能谱与fs-XUV辐射，我们遵循在激发态的人口减少动力学，同时监测的激子电荷字符的签名在分子价态。利用可见光的光激发导致电荷转移（CT）激子的瞬时形成，其逐步转变成能量较低的类弗伦克激子。虽然在这个级联过程中的能级的数量和充满活力的位置是独立的分子覆盖率和光激发的光偏振，我们发现在人口减少时间和光激发效率的定量差异。我们的全面研究揭示了CT激子对于同分子富勒烯材料和薄膜激发态动力学的关键作用。
2020-02-11 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
Exciton-polariton ring Josephson junction
本研究针对激子-极化激元环形凝聚体中构建弱连接的难题，通过光学调控势垒实现了约瑟夫森结，观测到超流流体力学区与正弦隧穿电流的约瑟夫森区，并用自由能景观理论解释其机制，为光学集成及室温应用提供可能。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall
Long-Distance Coupling and Energy Transfer between Exciton States in Magnetically Controlled Microcavities
本研究通过两个耦合光学微腔的离域模式耦合磁掺杂量子阱中的激子，实现了超过2 μm距离的极化激元介导激子态耦合与能量转移，且可通过磁场调控转移方向，为固态多腔量子系统的可扩展应用开辟了路径。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Resonant exciton transfer in mixed-dimensional heterostructures for overcoming dimensional restrictions in optical processes
本研究针对低维纳米材料光学激发的维度限制问题，提出利用碳纳米管/二硒化钨混合维度异质结构的激子库效应实现激子转移，共振能带排列下激发效率显著提升，为能量收集和量子应用提供新途径。
2023-07-14 cond-mat.mes-hall
Exciton-polaritons in transition-metal dichalcogenides and their direct excitation via energy transfer
激子是电子-空穴复合准粒子，在许多半导体材料的光电现象中起着重要的作用。最近的实验和理论表明，新发现的单层过渡金属二硫属化物（TMD）的带隙光学是由紧密束缚的谷激子控制的。在这些二维系统中，激子与长程电磁场的强相互作用可以显著地影响它们的本征性质。在这里，我们开发了一个半经典的框架内固有激子极化激元在单层TMD，对待他们的色散和辐射衰减在同一个立足点，并可以将介电环境的影响。它演示了谷间和谷内长程相互作用如何影响极化激子本征态的色散和衰减。我们还表明，激子极化激元可以有效地激发通过共振能量转移从量子发射体，如量子点，这可能是有用的各种应用。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Environment-Assisted Quantum Photo-Protection in Interacting Multi-Exciton Transfer Complexes
激子通过传输网络的传输是一个独特的例子，其中量子相干性和环境诱导的退相之间的相互作用导致了非平凡的影响。一个令人兴奋的例子是“环境辅助量子传输”（ENAQT），其中，与直觉相反，环境以提高传输效率的方式中断量子传输。在这里，我们表明，退相和量子相干性之间的相互作用可以导致激子传输的一个额外的功能-光保护，即在增加激发电流的减少。我们首先证明，即使在弱耦合条件下，弱激发可以导致多激子的产生，从而超越了常见的单激子近似。然后，我们考虑两个激子的运输，并表明失相和激子-激子相互作用之间的相互作用导致电流减少，即光保护。这种效应可能与光合系统中观察到的实际光保护有关。
2020-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Strong interlayer charge transfer due to exciton condensation in an electrically-isolated GaAs quantum well bilayer
我们介绍了一种电隔离的浮动双层GaAs量子阱（QW）的设计，其中应用一个大的门控电压可控和高度可重复地诱导电荷，保持捕获在双层去除门控电压后。在较小的栅极电压下，双层通过厚的绝缘屏障与外部电极完全电隔离。这种设计允许完全控制两个耦合的2D电子系统的总密度和微分密度。浮动双层设计提供了一个独特的方法来研究系统无法通过简单的传输测量。它还提供了测量层之间的电荷转移的能力，即使当2D系统的面内折射率发散时。我们测量的电容和层间隧道光谱的量子阱双层与独立控制的顶部和底部层的电子密度。我们的测量显示强烈增强层间隧道电流在总填充因子为1，一个强烈的层间相关的双层系统的激子凝聚的签名。由于各个层的密度完全可调，浮动双层QW系统提供了一个通用的平台，以访问以前无法获得的电子双层系统中的量子相位信息。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall
Detecting Bose-Einstein condensation of exciton-polaritons via electron transport
研究了电流作用下半导体微腔中激子-极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚。我们提出，通过在腔体内嵌入一个量子点p-i-n结，通过器件的隧穿电流可以揭示由于光子与凝聚极化激元一一对应的凝聚特征。这种装置还可以用来观察两个凝聚体的序参量的相位干涉。
2009-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Combined impact of entropy and carrier delocalization on charge transfer exciton dissociation at the donor-acceptor interface
已经提出了几种电荷转移激子（CTE）模型来解释其在施主-受主（DA）界面处的解离。然而，其背后的物理原理仍在争论之中。在这里，我们推导出温度（$T$）依赖的紧束缚模型的电子空穴对在DA界面。主要发现是在临界$T$处存在定域-离域转变，这可以解释CTE解离。本研究强调了熵（有限- $T$）和载流子离域在CTE解离中的组合效应。
2016-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Trend reversal in the magnetic-field dependence of exciton spin-transfer rates in diluted magnetic semiconductors due to non-Markovian dynamics
从理论上研究了外加磁场对稀磁半导体量子阱中激子自旋动力学的影响。为此，我们应用超越马尔可夫近似的量子动力学理论，揭示了非马尔可夫效应可以显着影响激子自旋动力学。如果磁场的取向平行于阱的生长方向，则马尔可夫自旋转移率随着场的增加而单调减小，正如费米黄金法则所预测的那样。量子动力学理论遵循这一结果定性，但预测显着的定量差异的自旋转移速率以及在长时间的自旋极化。然而，对于平面内的磁场，其中马尔可夫自旋转移率首先下降，然后再次增加，量子动力学效应变得如此明显，以至于马尔可夫趋势完全逆转。这一点可以通过速率的明显最大值以及随后的单调下降来证明。这些偏差可以追溯到激子和磁性掺杂剂之间的相关性引起的载流子在能量空间中的重新分布。同样的效应导致在长时间的纵向以及横向领域，这是远远大于相应的马尔可夫预测的有限的电子自旋极化。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall
Observation of multi-directional energy transfer in a hybrid plasmonic-excitonic nanostructure
混合等离子体激元器件涉及支持局部表面等离子体激元以放大光-物质相互作用的纳米结构金属，以及使电荷激发功能化的非等离子体激元材料。然而，应用相关的外延异质结构，引起弹道超快动力学，挑战传统的半经典理解单向纳米到衬底的能量转移。我们研究外延金纳米岛WSe $_2$与时间和角度分辨的光电子能谱和飞秒电子衍射：这种技术的结合解决了材料，能量和动量的电荷载流子和声子激发的异质结构。我们观察到强烈的非线性等离子激元-激子相互作用，该相互作用非常有效地将子带隙光子的能量转移到半导体，使金属冷却，直到非辐射激子复合在数百飞秒时间尺度上加热纳米颗粒。我们的结果解决了时间尺度比纳米金属电子热化更短的多方向能量交换。电子-声子耦合和扩散电荷转移决定了随后的能量流。这种复杂的动力学为光电和光催化应用开辟了前景，同时为最先进的建模提供了一个约束性的实验测试平台。
2022-11-29 cond-mat.mes-hall
Electrically Controlled Interfacial Charge Transfer Induced Excitons in MoSe2-WSe2 Lateral Heterostructure
本文研究单层MoSe2-WSe2横向异质结构中电控激子产生、输运与量子发射调控，结合石墨烯栅极器件、低温光谱和第一性原理计算，揭示界面电荷转移与电场协同机制，为电光量子器件发展提供新路径。
2024-07-18 cond-mat.mes-hall
Generalized master equation for modular exciton density transfer
针对由多个发色团弱相互作用模块组成的大规模捕光系统，导出了控制模块激子密度量子演化的广义主方程。GME-MED提供了一个实用的框架，将小尺度的实时相干量子动力学计算纳入大尺度的动力学中，而无需假设时间尺度分离或特定形式的模块内量子动力学。测试的GME-MED的四个网站的芬娜-马修斯-奥尔森复杂的激子群体在许多耦合发色团的相干动力学演示如何可以准确地描述由子组（模块）的离域激子之间的转换。
2013-11-08 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph quant-ph
Coherent transfer matrix analysis of the transmission spectra of Rydberg excitons in Cuprous Oxide
本文用相干传输矩阵方法分析了氧化亚铜薄板在黄光激子态吸收范围内的透射谱。我们证明，在通常的分析，使用比尔定律，这原来是一个相当好的近似，只有在高主量子数的光谱区域，在整个光谱范围内考虑一致的定量描述是可能的。这导致新的和更准确的参数，不仅为里德伯激子状态，但也为间接跃迁的强度。此外，该结果具有光激发后的电子-空穴对的密度的测定的后果。
2020-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
