Band structure and excitonic properties of WSe$_2$ in the isolated monolayer limit in an all-electron approach
本文用全电子QSGW和Bethe-Salpeter方程研究单层WSe2的能带与激子性质，揭示准粒子带隙随真空距离按1/d变化，激子峰收敛更快，并结合自旋轨道耦合与二维Wannier-Mott理论解释了激子谱。
2024-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Many-body \textit{ab initio} study of quasiparticles, optical excitations, and excitonic properties in LiZnAs and ScAgC for photovoltaic applications
School of Mechanical and Materials Engineering, Indian Institute of Technology Mandi（印度曼迪理工学院机械与材料工程学院）
研究LiZnAs和ScAgC的准粒子带结构、光学和激子性质，揭示其直接带隙半导体特性及高折射率和吸收系数，指出激子特性对光伏应用的重要性。
2026-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band structure and excitonic optical response in V2O5 bulk and monolayer
本研究使用全电子准粒子自洽GW方法和Bethe-Salpeter方程计算了V2O5的能带结构和光学响应，发现其具有大结合能的电荷转移激子，并揭示了单层准粒子带隙增加而光学带隙相对独立于层间距的机制。
2024-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle and Excitonic Structures of Few-layer and Bulk GaSe: Interlayer Coupling, Self-energy, and Electron-hole Interaction
本研究通过GW加Bethe-Salpeter方程计算，系统分析少层到体相GaSe的激子特性，揭示层间耦合对能带和光致发光的调控机制，解释实验差异。
2024-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle phono-conversion: filming carriers coalescing into excitons
Università di Roma Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学）；INFN, Sezione di Roma Tor Vergata（意大利国家核物理研究所罗马托尔维加塔分部）；Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；University of Gdansk（格但斯克大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
本研究结合超快光电子能谱与第一性原理激子布洛赫方程，揭示了单层WSe₂中自由载流子聚合成激子的声子起源机制，为光学材料与器件设计提供了方向。
2026-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Lattice correlation of Hubbard excitons in a Mott insulator Sr2IrO4 and reconstruction of their hopping dynamics via time-dependent coherence analysis of the Bragg diffraction
在相关氧化物中，准粒子与其他自由度（如自旋和晶格）的耦合在高温超导等破缺量子有序态的出现中起着关键作用。报道了自旋轨道耦合莫特绝缘体Sr2IrO4中光子诱导的Hubbard激子准粒子的强晶格耦合。结合时间分辨光谱技术，通过对X射线布拉格衍射峰的时间相关相干分析，我们进一步重建了准粒子扩散的时空图。由于激子的独特的电子配置，强的晶格相关性是出乎意料的，但在高度非平衡条件下扩展了Sr2IrO4和铜酸盐之间的相似性。我们开发的相干分析方法可能有重要的影响，在更广泛的一组氧化物异质结构的结构和载流子动力学的特征。
2015-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of protected band edge states and dielectric tunable quasiparticle and excitonic properties of monolayer MoSi$_2$N$_4$
二维（2D）材料的电子结构固有地易于受到环境扰动，这可能对其在电子或光电子器件中的应用构成重大挑战。二维材料通过两种机制与环境耦合：局部化学耦合和非局部介电屏蔽效应。局部化学偶联通常难以通过实验预测或控制。另一方面，非局部介电屏蔽可以通过以可控方式选择衬底或层厚度来调谐。因此，引人注目的2D电子材料应该提供对局部化学耦合效应鲁棒的带边状态。在这里，它表明，最近合成的MoSi $_2$ N $_4$是一个理想的二维半导体与强大的带边态保护反复无常的环境化学耦合效应。详细的多体微扰理论计算说明了MoSi $_2$ N $_4$的带边态是如何被屏蔽的直接化学耦合效应，但其准粒子和激子的性质可以通过非局域介电屏蔽效应调制。这种独特的性质，以及这种材料的适度带隙和热力学和机械稳定性，为MoSi $_2$ N $_4$在能源、2D电子学和光电子学等领域的一系列应用铺平了道路。
2022-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic screening of quasiparticles in WS$_2$ monolayers
我们揭示了准粒子屏蔽对单层WS $_2$非平衡激子动力学的影响。我们报告泵浦光子能量依赖的激子蓝移和红移的时间分辨反射率对比度测量。基于唯象模型，我们分离出激子和自由载流子对准自由粒子带隙、激子结合能和线宽展宽的重整化的有效影响。通过这一点，我们的工作不仅提供了一个全面的图片的竞争现象，在WS $_2$光激发时的激子动力学，但也表明，激子和载流子的库仑相互作用的动态屏蔽的贡献显着不同。
2023-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sum-over-states vs quasiparticle pictures of coherent correlation spectroscopy of excitons in semiconductors; femtosecond analogues of multidimensional NMR
基于激子对超快脉冲序列的非线性光学响应的二维相关光谱（2DCS）具有提供半导体中载流子动力学的一些独特见解的潜力。2DCS最突出的特征，交叉峰，可以最好地理解使用涉及多体本征态的状态求和图。然而，半导体的光学响应通常通过求解动力学变量的截断运动方程来计算，这导致准粒子图像。在这项工作中，我们推导出格林函数表达式的四波混频信号产生的各个相位匹配方向，并使用它们来建立两个图片之间的连接。指出了与Frenkel激子（硬核玻色子）和振动激子（软核玻色子）的形式联系。
2007-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic and Quasiparticle Life Time Effects on Silicon Electron Energy Loss Spectrum from First Principles
用第一性原理全电子GW近似研究了硅中电子-电子相互作用引起的准粒子衰变。分析了准粒子有限寿命的谱函数和主要弛豫机制。然后表明，这些寿命和准粒子的能量可以用来计算复杂的介电函数，包括多体效应，而不诉诸经验展宽模仿激发态的衰减。并将此方法应用于硅的电子能量损失谱的计算。详细讨论了等离子体激元峰的位置和线形。
2003-05-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Semianalytical study of excitons and quasiparticle band gap in two-dimensional insulators
在紧束缚近似下，对二维六方氮化硼单层膜中激子的束缚能进行了理论研究。导出了带间电子-空穴传播子的自洽方程，并在长波长范围内近似为标准氢原子的薛定谔方程。结果表明，在阶梯项中加入动态屏蔽库仑相互作用对正确描述激子结合能是至关重要的。这导致了自洽的本征值问题与动态屏蔽。研究了激子能量与轨道量子数的关系。我们预言，对于固定的主量子数，具有高轨道动量的态比具有低轨道动量的态具有低能量。利用导出的公式和实验光学带隙估算了准粒子带隙。在高极化率的限制下，采用半经典方法计算了激子的结合能。的TBA参数化支持从头计算。
2018-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Angle resolved photon spectrum and quasiparticle excitation spectrum in an exciton superfluid
在低于液氦温度的半导体电子-空穴双层系统中，人们对激子超流体进行了广泛的实验研究。然而，激子超流体是亚稳态的，最终会通过发射光子而衰变。在这里，我们表明，从激子超流体发出的光具有独特的和不寻常的功能，不共享任何其他原子或凝聚态物质系统。我们计算了激子超流体中的角分辨光子谱、动量分布曲线、能量分布曲线和准粒子激发谱，并对激子和激子-极化激元系统的相关实验数据进行了评述。
2009-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Rearrangement collision theory of phonon-driven exciton dissociation
本文提出多通道散射的严格形式，扩展戴森S矩阵方法，推导声子介导激子解离速率的严格表达式，确保能量守恒并适用于从头算，在三维模型中比较了不同散射通道的温度依赖速率。
2024-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic Properties and Excitons in Hybridized Boron Nitride and Graphene Hexagonal Monolayers
本文用密度泛函理论、GW和Bethe-Salpeter方程计算解释了碳-硼氮化物（CBN）杂化单分子膜的电子带隙和光吸收谱的性质。CBN的光电性能的结果从整体单层能带结构，其准粒子状态的控制由C域的大小和谎言在单独的能量为C和BN没有显着的混合在带边，证实了存在强烈的约束明亮的激子状态本地化的C域。由此产生的吸收光谱显示出两个显着的峰，其能量和相对强度随组合物在协议的实验，与大的补偿准粒子和激子修正相比，DFT计算。带隙和光吸收不受单层组合物调节，通常用于大块半导体合金，并且不能被理解为块状C和BN域的性质的叠加，如最近的实验所建议的。
2012-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale Quasiparticle Electronic Structure and Excitonic Properties of CdSe Nanoclusters
Institute for Condensed Matter Physics；Institute of Physical Chemistry, Friedrich-Schiller-Universit\"at Jena, 07743 Jena, Germany
本研究通过GW/BSE方法探究不同尺寸CdSe纳米团簇的准粒子与激子性质，验证了第一性原理衍生的紧束缚模型，揭示光谱蓝移的成因，为半导体纳米结构光学预测提供多尺度路线图。
2026-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Optically discriminating carrier-induced quasiparticle band gap and exciton energy renormalization in monolayer MoS2
单层二硫化钼中的光电激发体现从电可调，库仑自由载流子和激子多体现象的层次。然而，由于相互竞争的光电效应和相互依赖的性质之间的复杂平衡，研究这些现象背后的基本相互作用（对于多体物理探索和器件应用都至关重要）带来了挑战。在这里，光学检测绑定和自由载流子的光激发被用来直接量化载流子引起的准粒子带隙和激子结合能的变化。结果明确解开的竞争效应，并突出长期的理论预测的大载流子诱导的带隙和激子重整化的二维半导体。
2017-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exciton-Driven Renormalization of Quasiparticle Band Structure in Monolayer MoS2
光学激发作为一种强有力的方法来控制层状范德华材料的电子结构，通过多体屏蔽效应，由光激发的自由载流子诱导，或通过光驱动的相干性，如光学斯塔克和布洛赫-西格特效应。虽然理论工作也指出了一种通过束缚电子-空穴对（激子）中的激子相关性使能带结构重整化的奇特机制，但这种激子驱动的能带重整化及其全部意义的实验观察仍然缺乏，这主要是由于光学探针的限制和屏蔽效应的影响。在这里，通过使用极紫外时间分辨角分辨光电子能谱与激子多体理论计算一起，我们直接揭开了单层半导体中激子关联驱动的能带重整化效应。我们发现了一个令人惊讶的带隙开放，增加了40毫电子伏，并同时增强带的有效质量。我们的研究结果揭示了光激发半导体材料中带工程的新颖激子驱动机制，开辟了一个新的操场，通过光学控制激子多体关联来操纵层状量子材料中的瞬态能态。
2022-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quasiparticle energies and excitonic effects of α-RuCl3
本文利用第一性原理多体微扰理论计算了α-RuCl3的准粒子带隙和激子能量，并发现单层锯齿形反铁磁相与铁磁相的光学响应各向异性差异可用于识别近简并磁态。
2025-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle Band Gaps, Excitonic Effects, and Anisotropic Optical Properties of Monolayer Distorted 1-T Diamond-chain Structures
我们报告了多体微扰理论计算的激发态性质的扭曲1-T金刚石链单层的二硫化物（ReS 2）和二硒化物（ReSe 2）。电子自能大大提高了它们的准粒子带隙，令人惊讶的是，单层ReSe 2转换为直接带隙半导体，这是，然而，被认为是一个间接的密度泛函理论计算。它们的光学吸收光谱由强束缚激子决定。与六方结构不同，畸变的1-T ReS 2的最低能量亮激子表现出完美的8字形偏振依赖性，而ReSe 2的最低能量亮激子仅表现出部分偏振依赖性，这是由于两个近简并的亮激子的偏振偏好不一致。我们的第一性原理计算与实验一致，为光电应用铺平了道路。
2015-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Exciton dynamics and high-temperature excitonic superfluidity in S-doped graphyne
São Paulo State University (UNESP)（圣保罗州立大学）；University of Brasília（巴西利亚大学）；University of Rome Tor Vergata（罗马第二大学）；Universidad Privada del Norte（北方私立大学）
研究S掺杂graphyne的激子动力学及高温超流性，通过G₀W₀近似和BSE方程分析电子结构和光学响应，发现激子结合能及超流相变温度。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Band structure and carrier effective masses of boron arsenide: effects of quasiparticle and spin-orbit coupling corrections
我们确定的基本电子和光学性质的高热导率的III-V族半导体砷化硼（BAs）使用密度泛函和多体微扰理论，包括准粒子和自旋轨道耦合修正。我们发现，基本的带隙是间接的值为2.049 eV，而最小的直接带隙的值为4.135 eV。我们计算了载流子的有效质量，并报告了空穴比电子更小的值，这表明空穴迁移率更高，p型掺杂更容易。静态介电常数和高频介电常数之间的小差异表明BA仅为弱离子。我们还观察到，介电函数的虚部表现出强吸收峰，这对应于能带结构中的平行带。我们估计的激子结合能为43毫电子伏表明，激子是相对稳定的，在室温下对热解离。我们的工作提供了理论见解的基本电子性质的BA指导实验表征和设备的应用。
2019-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Optical response and band structure of LiCoO2 including electron-hole interaction effects
在不同的近似水平下研究了LiCoO $_2$的光学响应函数和能带结构，从广义梯度近似（GGA）中的密度泛函理论（DFT）到准粒子自洽QS $GW$（$G$为格林函数，$W$为屏蔽库仑相互作用），没有和有梯形图（QS $G\hat W$）和Bethe Salpeter方程（BSE）方法。QS $GW$方法被发现强烈高估的带隙和电子空穴或激子的影响被发现是重要的。它们使准粒子能隙仅减小11%，但吸收的最低能量峰是激子的。分析了不同带间跃迁的贡献以及激子与带间跃迁的关系。激子被发现是强烈本地化。实验数据的比较。
2021-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Unravelling the coupling between excitonic quasiparticles-electron-phonon and role of interlayer coupling in vertically and horizontally aligned layered MoS2
激子准粒子、激子/三激子/双激子以及它们与声子和载流子的耦合在控制原子级薄的半导体2D材料的光学性质方面起着至关重要的作用。在这项工作中，我们解开激子/trions的动力学和它们的耦合与声子和载流子在几层垂直和水平排列的二硫化钼。我们观察到的trion签名的最高记录温度（330 K）在这两个系统中，并已表明，激子/trion的动力学和它们的耦合与声子和电子的垂直对齐的二硫化钼更受影响。随着温度的升高，观察到均匀的线宽展宽。在低温区（<100 K），谱线宽度的展宽主要是由声子引起的。相反，在高温下观察到声学和纵向光学声子对线宽展宽的贡献。通过对温度依赖的价带分裂和三价电子结合能的研究，我们也观察到了层间耦合在两个体系中的显著作用。垂直取向和水平取向的MoS 2的价带分裂随温度的升高分别降低了22%和12%，表明垂直取向对价带分裂的影响大于水平取向.此外，我们还注意到由于三电子的结合能小，三电子带的强度比激子带的强度有明显的热猝灭。
2021-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons and Many-Electron Effects in the Optical Response of Single-Walled Boron Nitride Nanotubes
利用第一性原理计算研究了准粒子自能和电子-空穴相互作用对单壁BN纳米管光学性质的影响。激子效应被证明是更重要的BN纳米管比碳纳米管。电子-空穴相互作用产生亮（和暗）激子的复合物，其定性地改变光学响应。在（8，0）BN纳米管中发现了束缚能大于2 eV的激子。此外，与碳纳米管不同，理论预测这些激子态由来自几个不同子带对的跃迁的相干假设组成，从而产生新颖的行为。
2005-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band structures and optical properties of strained monolayer MoS2 and WS2
采用更精确的多体微扰\emph{GW}理论和最大局域Wannier函数（MLWFs）方法，研究了无应变和应变单层MoS $_{2}$的准粒子（QP）能带结构.在部分自洽的\emph{GW$_{0}$}（sc \emph{GW$_{0}$}）计算的基础上，通过求解包含激子效应的Bethe-Salpeter方程（BSE），得到了与实验符合较好的光学带隙.随着应变的增加，激子结合能几乎不变，而光学带隙显著减小。对单层WS $_{2}$进行了sc \emph{GW$_{0}$}和BSE计算，预测了类似的特性，并且WS $_{2}$在相同应变下具有Mo（S，Se）和W（S，Se）单层中最轻的有效质量.我们的研究结果还表明，电子的有效质量随着拉伸应变的增加而减少，从而导致载流子迁移率的增强。目前的计算结果表明，一个可行的路线来调整单层过渡金属二硫属化物（TMD）的电子性能，在高性能电子器件中的潜在应用的应变工程。
2013-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Exploration of the bright and dark exciton landscape and fine structure of MoS$_2$ (using G$_0$W$_0$-BSE)
过渡金属二硫族化合物中暗激子和亮激子之间的光谱有序性在光电应用中越来越受到关注。然而，很少有人知道暗激子的能量和它们的结合能。本文采用Single Shot GW-Bethe Salpeter方程（G $_{0}$ W $_{0}$ -BSE）计算了MoSPDMATHABMM单层膜的激子形貌，包括动量禁戒暗激子.我们发现最低能量激子在（$\textrm K'_{v} \rightarrow \textrm K_{c}$）处是间接的，与最近的GdW-BSE计算一致[2D Mater. 6，035003（2019）]。我们还发现，由大，暗激子结合能（$E_b$）规模与准粒子能量（$E_g$）根据$E_b/E_g=0.25$规则。激子结合能的差异解释使用轨道理论。
2019-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Time-domain chirally-sensitive three-pulse coherent probes of vibrational excitons in proteins
利用非线性激子方程（NEE）的格林函数解计算了玻色激子的三阶光学响应，建立了光学非线性的准粒子散射机制。分别推导了表示时域和频域技术的响应函数的时间有序和非有序形式。新的组件的响应张量的预测各向同性系综的周期性手征结构的光学波矢中的第一顺序。非局域非线性响应函数在动量空间中计算，其中有限的激子-激子相互作用长度大大减少了计算工作量。应用程序耦合非谐振动在酰胺I红外波段的肽。比较了α螺旋和反平行β折叠的手性敏感和非敏感信号。
2005-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle Energies and Excitonic Effects of Chromium Trichloride: from Two Dimensions to Bulk
层状范德华（vdW）磁性材料迄今为止吸引了显著的研究兴趣。在这项工作中，我们采用第一性原理多体微扰理论计算的原型VDW磁体，铬铬（CrCl 3），覆盖单层，双层，散装结构的激发态性质。不像通常的非磁性VDW半导体，其中多电子相互作用和激发态是敏感的维度，多电子相互作用总是增强和主导的准粒子能量和光学响应的二维和散装氯化铬。电子-空穴（e-h）结合能在单层中可达3eV，并且在体中保持高达2 eV。由于自能修正与电子-氢结合能之间的相互抵消效应，最低能级激子（光学带隙）几乎不受维数变化的影响。此外，对于具有相似电子-氢结合能的激子，它们的偶极振子强度可以相差几个数量级，我们的分析表明，这种巨大的差异是由于复杂激子波函数与带间跃迁之间的独特干涉效应。最后，我们发现层间堆积顺序和磁耦合几乎不改变CrCl 3的准粒子带隙和光学吸收光谱。我们计算的低能激子峰位与现有的测量结果一致。这些发现提供了深入了解的多电子相互作用和磁序和光学激发之间的相互作用在VDW磁性材料。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Quasiparticle and Optical Properties of Rutile and Anatase TiO$_{2}$
用多体微扰理论计算了TiO $_{2}$的准粒子激发能和金红石型和金红石型结构的光学性质。计算进行冻结晶格，电子-声子耦合没有明确考虑。在GW方法中，几种近似进行了比较，发现列入的全频率依赖性以及明确的治疗Ti半核心状态是必不可少的准粒子能带隙的准确计算。计算的准粒子能量与现有的光电发射和逆光电发射实验符合得很好。GW计算的结果，连同计算出的静态屏蔽库仑相互作用，被用于Bethe-Salpeter方程计算金红石和金红石结构的介电函数$ε_{2}(ω)$。结果与实验观察结果吻合良好，特别是在4 eV附近的主要吸收特征的开始。为了与解决金红石中单个激子跃迁的低温光吸收测量进行比较，仅用电子屏蔽计算低位离散激子能级。在金红石的能隙中发现的最低能量激子具有0.13 eV的结合能。与实验一致，它是不允许的偶极，但计算的激子能量超过吸收实验中测量的约0.22 eV和激子结合能的尺度也太大。计算了非极性（110）面金红石的准粒子能量排列。在GW近似下，价带最大值低于真空能级7.8 eV，显示出与密度泛函理论结果的小偏移。
2010-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Huge excitonic effects in layered hexagonal boron nitride
用全电子GW近似计算了块状六方氮化硼的准粒子能带结构，结果表明该化合物是一种间接带隙半导体。用电子-空穴双粒子格林函数的Bethe-Salpeter方程的解计算了它的光谱，结果与已有的实验数据符合得很好。对带隙内的激子结构进行了详细的分析，发现激子属于Frenkel类，并被紧紧地限制在层内。计算的激子结合能比Watanabe { \it et al}使用Wannier模型解释他们的实验结果并假设h-BN是直接带隙半导体得到的激子结合能大得多。
2005-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast exciton formation at the ZnO(10${\overline{\textbf{1}}}$0) surface
利用飞秒时间分辨双光子光电子能谱学研究了ZnO导带内及导带以下的超快准粒子动力学。上述带隙激发导致热电子弛豫的电子-声子散射下降到费米能级$E_\text{F}$，然后超快（200 fs）形成的表面激子（SX）。库仑相互作用的瞬态屏蔽降低了在高激发密度附近的莫特极限的SX形成概率。SX位于表面下方，对于氢诱导的功函数修改是稳定的，因此是共振能量转移应用的理想先决条件。
2014-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Efficient nonequilibrium electron dynamics from first-principles: leveraging Koopmans spectral functionals and Wannier localization
Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）
该研究提出一种结合库普曼斯兼容泛函与万尼尔基实时演化的从头算方法，可高效模拟超出线性区域的非平衡电子动力学，能准确探测非线性光学光谱中的激子效应，为研究固体超快强场现象提供高效途径。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle electronic structure and optical response ($G_0W_0$+BSE) of anatase TiO$_2$ starting from modified HSE06 functionals
在多体微扰理论（MBPT）的框架下，将$G_0W_0$方法与Bethe-Salpeter方程（BSE）相结合，计算了TiO_2-$_2$的准粒子电子结构和光激发. HSE 06屏蔽混合泛函的修改版本，其包括20\%的精确Fock交换（HSE 06（20）），而不是标准HSE 06泛函中的25\%，用于建立用于$G_0W_0$ +BSE计算的起始哈密顿量。HSE 06（20）泛函精确地预测了基态电子能带结构。基于来自$G_0W_0$ + HSE 06（20）的数据的BSE计算产生与表征直接激发的现有实验和理论计算非常一致的直接光学激发能量和振子强度。特别是，激子结合能为229 $\pm$ 10毫电子伏，得到与实验密切一致。激子态在脂肪带表示的准粒子能带结构上的投影表明，最低的光学跃迁的TiO 2-TiO-$_2$由激子组成，激子起源于在四重布里渊区中平行于$Γ-Z $方向的带对内的直接跃迁的混合。这意味着激子在晶格的$xy$平面中的强空间局域化。本研究强调了合适的非相互作用哈密顿量对于基于MBPT的准粒子$G_0W_0$和随后的BSE计算的重要性，并建议HSE 06（20）作为在掺杂TiO $_2$的情况下的最佳选择。
2021-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electronic excitations stabilised by a degenerate electron gas in semiconductors
半导体和绝缘体中的激子由费米子系统、电子和空穴组成，它们的吸引相互作用促进了由于偶数对自旋而具有准玻色子特征的束缚准粒子。在简并电子气的存在下，这种激子由于自由载流子屏蔽而解离，留下光谱宽且微弱的光学特征。与这种预期的行为相反，我们发现了明显的发射痕迹，在体，锗掺杂GAN高达100 K，模仿激子行为在高自由电子浓度从3.4E19/cm 3至8.9E19/cm 3。因此，我们表明，一个简并的三维电子气稳定一类新的准粒子，命名为collexons，由多粒子的影响占主导地位的电子交换与费米气体。随着掺杂浓度的增加，collexons的观察和它们的稳定性，由于掺杂剂对主体原子的完美取代而得到的优异的晶体质量促进了观察。
2016-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of excitons in black phosphorus
Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；IJL（界面与层状材料研究所）；University of Fribourg（弗里堡大学）；Paul Scherrer Institute（保罗谢勒研究所）；TU Wien（维也纳工业大学）；University of Geneva（日内瓦大学）
利用时间分辨和角分辨光电子能谱研究黑磷中激子的超快动力学，结合量子动力学理论模型揭示了声子散射导致激子退相干为暗激子的机制。
2026-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic effects in the optical properties of SiC sheet and nanotubes
采用从头算多体方法，分别采用GW方法和GW +BSE方法，研究了锯齿形和扶手椅形单壁SiC纳米管（SiC-NTs）以及SiC单晶片的准粒子能带结构和光学性质.通过局域密度近似（LDA）计算，发现GW准粒子对Kohn-Sham带隙的修正大于1.0eV，GW自能修正使SiC片从间接LDA带隙转变为直接带隙。此外，具有不同手性的SiC-NTs的准粒子带隙作为管径的函数表现得非常不同，这可以归因于不同手性纳米管之间的曲率诱导轨道再杂化的差异。计算的光学吸收光谱主要由离散激子峰，由于激子状态与大的结合能高达2.0 eV的SiC片和SiC-NTs。强束缚激子的形成归因于这些低维系统中增强的电子-空穴相互作用。值得注意的是，激子波函数的激发电子振幅被发现在Z字形SiC-NT中的空穴位置（其在C位点上）附近的Si原子上达到峰值，表明通过光激发从阴离子（空穴）到其邻近阳离子的电荷转移。相反，这种明显的峰结构消失在扶手椅型SiC-NTs的激子波函数。此外，在扶手椅型SiC-NTs中，束缚激子波函数更局域化，并且也具有强的圆柱非对称性。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-Photonics: From Fundamental Science to Applications
从0 D量子点和分子到3D大块晶体的所有维度的半导体都支持被称为激子的束缚电子-空穴对准粒子。在过去的二十年中，各种支持激子的低维半导体的出现，结合纳米光学和光子学的进步，已经兴起了一个新的研究领域，该领域专注于激子和光子之间的工程，成像和调制耦合，导致形成称为激子-极化激元的混合准粒子。这一新领域有可能带来量子光学和经典光电子器件的范式转变。在这里，我们提出了一个审查的激子半导体和调查的独特性质的混合准粒子通过远场和近场成像和光谱技术的光耦合。特别强调的是最近的进展与关键的评估瓶颈困扰各种材料走向实际设备的实现，包括量子光源。我们的评论强调了激子材料的发展与光学工程和成像技术，以利用激子及其主体材料的各种应用的效用越来越需要。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Broadband pump-probe study of biexcitons in chemically exfoliated layered WS$_{2}$
层状过渡金属二硫属化物（TMD）中强的光-物质相互作用为新颖的激子基器件开辟了生动的可能性。TMD的光学性质主要由紧密束缚的激子和更复杂的准粒子双激子控制。这些2D晶体的溶剂介导的化学剥离而不是物理剥离的单层，是一种具有成本效益的大规模生产方法，适用于实际设备应用。我们在室温下利用宽带飞秒泵浦-探测光谱研究了WS $_{2}$色散中的超快激子过程。我们检测到的双激子实验和计算它们的结合能，在很好的协议与早期的理论预测。利用多体物理，我们表明，激子的行为像Weiner-Mott激子和解释激子的起源通过第一性原理计算。我们详细的时间分辨研究提供了WS $_{2}$中激子和双激子的超快辐射和非辐射寿命。事实上，我们的研究结果表明，激子准粒子控制的TMD为基础的设备在室温下工作的潜力。
2018-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing correlations in the exciton landscape of a moiré heterostructure
本研究利用时间分辨光电子能谱观测II型莫尔异质结构中空穴超快转移导致的电子能量亚200 fs上移，揭示激子电子—空穴关联并提供探测隐藏关联态的新手段。
2023-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Alter-excitons in Altermagnets: Symmetry, Splitting and Dispersion
Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（合肥国家实验室，中国科学技术大学）；School of emerging technology, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学前沿技术学院）；Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, University of Science and Technology of China（中国科学院微观磁共振重点实验室，中国科学技术大学）
该研究针对阿尔磁体，结合对称性分析与多体微扰理论，预测了新型自旋劈裂激子准粒子阿尔特激子，揭示其特征色散，确立激子为隐藏自旋空间对称性的灵敏探针，开辟了共线磁体对称性调控多体现象的新途径。
2026-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Brightening dark excitons and trions in systems with a Mexican-hat energy dispersion: example of InSe
本文以单层 InSe 为例，用变分法研究墨西哥帽型色散二维材料中动量暗激子与三激子的性质，并分析声子耦合点亮机制及光致发光光谱，为光电器件利用暗激子开辟新方向。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical gap renormalization in carbon nanotubes near a metallic surface
采用GW和Bethe-Salpeter方法中新实现的嵌入方法，在多体体系中研究了金属表面附近碳纳米管中准粒子和激子的重整化.半导体碳纳米管的准粒子带隙重整化的尺度为-1/2h_a，h_a为碳纳米管的表观高度，可以超过0.5eV。此外，激子的结合能在表面附近显著降低-高达75%。准粒子和激子效应之间的补偿导致光学带隙的微小变化。在建立这些效果的纳米管屏蔽响应所发挥的重要作用被强调和一个简单的静电模型，没有可调参数解释了国家的最先进的计算结果，并将其推广到各种各样的碳纳米管。
2013-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant self-driven exciton-Floquet signatures in time-resolved photoemission spectroscopy of MoS$_2$ from time-dependent GW approach
时间分辨角分辨光电子能谱（TR-ARPES）是一种单粒子光谱技术，可以探测动量空间中的激子（两粒子激发）。我们提出了一个从头算，时域GW方法TR-ARPES和单层MOS $_2$。我们发现，光激发激子可以测量和量化的卫星带，以及导致重整化的准粒子带。这些功能解释的激子Floquet现象引起的激子随时间变化的玻色子场，这是数量级强于激光场诱导的Floquet带在低维半导体。我们的发现为理解光场驱动材料的行为打开了一扇大门。
2023-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bands, resonances, edge singularities and excitons in core level spectroscopy investigated within the dynamical mean field theory
使用最近开发的杂质求解器，我们讨论了如何动态平均场论捕捉带激发，共振，边缘奇异性和激子的核心水平的X射线吸收（XAS）和核心水平的光电子能谱（cPES）的金属，相关金属和莫特绝缘体。比较XAS在不同值的核心价相互作用表明，在没有核心价相互作用的准粒子峰演变成一个共振的形状相似，但不同的起源。而XAS是相当不敏感的金属绝缘体转变，cPES可以使用，由于非本地屏蔽，以测量本地电荷波动的量。
2014-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnon-mediated exciton-exciton interaction in a van der Waals antiferromagnet
本研究在反铁磁半导体CrSBr中发现磁振子介导的激子相互作用，其通过自旋倾斜角的磁振子调节使激子能量依赖于密度，为关联量子材料的相互作用调控和非线性光电器件开发提供新方向。
2024-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing Excitonic Dark States in Single-layer Tungsten Disulfide
过渡金属二硫属化物（transition metal dichalcogenide，TMDC）单层膜是近年来发展起来的一种重要的二维半导体材料，在电子和光电子器件方面具有广阔的应用前景。与半金属石墨烯不同，层状TMDC具有相当大的带隙。更有趣的是，当减薄到单层时，TMDC从间接带隙转变为直接带隙半导体，表现出许多有趣的光学现象，如谷选择性圆二色性，掺杂依赖的带电激子和强光电流响应。然而，这种强烈的光-物质相互作用的基本机制仍在深入研究中。观察到的光学共振最初被认为是带间跃迁。相比之下，第一性原理计算预测了一个更大的准粒子带隙尺寸和光学响应，是由激子效应为主。在这里，我们报告的激子占主导地位的机制，发现了一系列激子暗态的单层WS2使用双光子激发光谱的实验证据。结合GW-BSE理论，我们发现这些激子本质上是Wannier激子，但具有非常大的结合能（~0.7 eV），导致准粒子带隙为2.7 eV。这些强束缚激子态即使在室温下也是稳定的。我们揭示了一个激子系列显着偏离氢模型，与一个新的逆能量依赖于轨道角动量。实验发现这些激子能级对环境扰动是鲁棒的。激子暗态和超大结合能的发现不仅揭示了二维带隙系统中多电子效应的重要性，而且为TMDC单层及其异质结构的器件应用提供了令人兴奋的潜力。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
GW and Bethe-Salpeter Theory for Molecular Polaritons, Quasiparticles, and Excitons
Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Academy of Sciences of the Czech Republic（捷克科学院）
该研究发展了QED-GW和Bethe-Salpeter理论，揭示光学腔对分子电子自能的影响机制，定量分析了不同分子类型的腔诱导位移规律，为极化激元与激子相关研究提供了理论基准。
2026-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Theory of x-ray scattering from optically pumped excitons in atomically thin semiconductors
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Universität Hamburg（汉堡大学）
本文提出利用非弹性x射线散射研究mesoscopic准粒子内部电荷分布的新框架，探讨光泵激子对过渡金属二硫化物x射线散射光谱的贡献。
2026-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
