Interlayer donor-acceptor pair excitons in MoSe2/WSe2 moiré heterobilayer
本研究提出供体-受体对机制解释MoSe2/WSe2莫尔异质双层中局域层间激子的起源，数值模拟与实验光谱吻合，为莫尔超晶格激子工程开辟新方向。
2023-02-25 cond-mat.mes-hall
Electrical tuning of moiré excitons in MoSe$_2$ bilayers
垂直堆叠的2D材料领域的最新进展揭示了丰富的激子景观。特别地，已经证明，面外电场可以用于调谐空间分离的层间激子的光谱位置。其他研究表明，激子态有很强的杂化，这是由两层中电子态的混合引起的。然而，扭转角相关的杂化和场诱导的能量转移之间的联系仍然处于黑暗中。在这里，我们调查的微观基础上的相互作用的MoSe $_2$同质双层的莫尔激子的电和扭曲角调谐。我们揭示了PL光谱中明显由层内或层间激子，甚至暗激子主导的不同能量区域。因此，我们预测扭转角依赖的临界电场，在该材料被从直接转化为间接半导体。我们的工作提供了新的微观见解实验上可访问的旋钮显着调整原子薄纳米材料中的莫尔激子物理。
2022-07-05 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
Moiré-trapped interlayer trions in a charge-tunable WSe$_2$/MoSe$_2$ heterobilayer
过渡金属二硫属化物异质层为实现具有多个自由度的相互作用玻色子晶格提供了诱人的机会。这样的异质双层可以具有调制其电子能带结构的莫尔图案，导致充当具有$C_3$对称性的量子发射体的单个层间激子（IX）的空间限制。然而，窄的发射线宽的量子发射体的对比与广泛的合奏IX发射观察到名义上相同的异质双层，打开一个争论的起源IX发射。在这里，我们报告的连续演化，从几个被困IX的三重态和单重态自旋配置的IX的系综在门可调$2H$ -MoSe $_2$ /WSe $_2$异质双层。我们观察到的偶极相互作用的签名，在IX系综制度，结合磁光光谱，揭示了窄量子点和广泛的系综发射起源于IX被困在摩尔势与相同的原子注册表。最后，电子掺杂导致形成三个不同种类的本地化的负trions与对比自旋谷配置，其中我们观察到谷间和谷内IX trions与自旋三重态光学跃迁。我们的研究结果确定了MoSe $_2$ /WSe $_2$异质双层中IX发射的起源，并强调了激子-激子相互作用和费米能级控制在这些高度可调量子材料中的重要作用。
2021-08-13 cond-mat.mes-hall
Layer-tunable Hubbard bands probed via moiré excitons in MoSe$_2$/WS$_2$ heterostructures
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；University of Southern California（南加州大学）；Tamkang University（淡江大学）；National Institute for Materials Science（日本国立材料研究所）
通过光学光谱学在双栅极60°对准的MoSe$_2$/WS$_2$异质双层中，利用两种空间不同的莫尔激子作为局部探针，定量提取了层依赖的哈伯德参数，并实现了电场驱动的层间哈伯德带重排，稳定了广义维格纳晶体和条纹相。
2026-06-25 cond-mat.mes-hall
Signatures of moiré-trapped valley excitons in MoSe$_2$/WSe$_2$ heterobilayers
在晶体固体中产生莫尔图案是操纵其电子性质的有力方法，这些电子性质从根本上受到周期性势场的影响。在2D材料中，具有超晶格势的莫尔图案可以通过垂直堆叠具有扭曲和/或有限晶格常数差的两层材料来形成。这种独特的方法导致了涌现的电子现象，包括分形量子霍尔效应，可调莫特绝缘体，和非常规的超导性。此外，理论预测了2D谷半导体中莫尔势对光激发的有趣影响，但这些特征尚未被实验检测到。在这里，我们报告的实验证据的层间谷激子被困在MoSe $_2$ /WSe $_2$异质双层膜中的莫尔电位。在低温下，我们观察到的光致发光附近的自由层间激子的能量，但超过100倍窄的线宽。发射极g因子在同一样品上是均匀的，并且在扭转角分别接近60°和0°的样品中仅取两个值，-15.9和6.7。的g-因子匹配的自由层间激子，这是由两个可能的谷配对配置之一。在接近20°的扭转角下，发射器变得两个数量级的调光器，但值得注意的是，它们具有与接近60°的异质双层相同的g因子。这与层间激子在21.8°扭转角附近的Umklapp复合一致。发射体表现出很强的圆极化，这意味着捕获势保持了三重旋转对称性。连同功率和激发能依赖性，所有证据都指向它们的起源，即层间激子被困在具有继承的谷对比物理学的平滑莫尔势中。
2018-09-12 cond-mat.mes-hall
Twist-dependent intra- and interlayer excitons in moire MoSe2 homobilayers
范德华同质结构的光电特性可以通过层间的相对扭转角来选择性地工程化。在这里，我们研究的扭曲依赖MoSe 2同质双层的莫尔耦合。在小角度下，我们发现K-K激子和Γ-K激子有明显的红移，并伴随着从K-K到Γ-K的跃迁。这两种效应都可以追溯到MoSe 2同质双层中的底层莫尔图案，这一点由我们的低能连续模型对不同的莫尔激子所证实。我们确定了两个不同的层内莫尔激子R-堆叠，而H-堆叠产生两个简并层内激子由于反转对称性。在这两种情况下，明亮的层间激子被发现在较高的能量。所进行的计算与实验非常吻合，并使我们能够表征所观察到的激子共振，提供有关不同的莫尔激子物种的层组成和相关的堆叠配置的见解。
2022-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Moiré exciton dynamics and moiré exciton-phonon interaction in a WSe$_2$/MoSe$_2$ heterobilayer
在由原子级薄的半导体材料组成的范德华异质结构中具有角度失配的莫尔图案是一个迷人的平台，用于将光学产生的激子性质设计为新颖的量子现象。作为周期性陷阱势的莫尔条纹可以产生空间有序的零维激子系综，这为密集相干量子发射体和多体物理的量子模拟提供了可能.激发态的动力学特性和激子-声子相互作用影响着激发态的莫尔效应。然而，莫尔激子动力学和莫尔激子与声子之间的相互作用仍然是难以捉摸的。本文报道了基于近共振光致发光激发光谱的扭曲WSe $_2$ /MoSe $_2$异质双层膜中的莫尔激子和声子相互作用。我们观察到在声子共振下莫尔激子的基态的选择性激发。在连续态以下的可忽略的小吸收是类0 D系统的态密度的标志。此外，PL光谱的激发功率依赖性揭示了通过共振声子散射过程在具有离散能级的不同势能极小值之间的莫尔激子系综的动力学。本文给出的声子相互作用抑制下的莫尔激子动力学的结果为探索莫尔激子的量子现象在量子光学中的潜在应用开辟了一条新的途径。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric networks and ferroelectric moiré superlattice domains in twistronic WS$_2$/MoS$_2$ and WSe$_2$/MoSe$_2$ bilayers
扭转范德华异质结构为纳米材料的工程光电性能提供了令人兴奋的机会。在这里，我们使用多尺度建模研究捕获的载流子和激子的铁电极化和压电电荷的畴结构的双电子WX $_2$ /MoX $_2$双层膜（X=S，Se）。对于几乎对齐的2 H-型双层，我们发现，空穴和电子被困在相反的- WMo和XX（钨钼{ \it与}覆盖硫族元素）-角的蜂窝状域壁网络，交换其位置在一个扭曲角$0.2^{\circ}$，与XX角提供$30$ \，毫电子伏深陷阱的层间激子的所有角度。在3R型双层中，电子和空穴都被捕获在三角形“3R堆叠”域中，其中WX $_2$硫属元素设置在MoX $_2$层上，其充当对于扭转角$\lesssim 1^{\circ}$的层间激子的$130$ \，meV深量子盒，对于朝向域壁网络XX堆叠位点的较大角度偏移。
2021-02-04 cond-mat.mes-hall
Field-induced hybridization of moiré excitons in MoSe$_2$/WS$_2$ heterobilayers
本研究通过实验与理论结合，利用电场和磁场调控MoSe$_2$/WS$_2$异质结构中层内和层间莫尔激子的杂化，实现了能带排列类型交叉，并建立有效理论模型解释了该现象。
2024-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moiré superlattice in a MoSe$_2$/hBN/MoSe$_2$ heterostructure: from coherent coupling of inter- and intra-layer excitons to correlated Mott-like states of electrons
二维材料及其异质结构是研究激子的关联电子态和多体物理的一个很有前途的平台。在这里，我们提出的实验，团结这些迄今为止单独的努力，并显示如何激子，动态屏蔽巡回电子，形成激子极化子，可用作光谱工具，研究相互作用引起的不可压缩态的电子。我们研究的MoSe $_2$ /hBN/MoSe $_2$异质结构显示出长周期莫尔超晶格，这可以通过相干空穴隧穿介导避免层内激子与三个层间激子共振之间的交叉来证明，其中三个层间激子共振由$\sim$ 3 meV分离。对于对应于最低莫尔条纹子带的半填充的电子密度，我们观察到强的层顺磁性，其表现为在施加小的垂直电场时，所有$\sim$ 1500个电子从一个MoSe $_2$层突然转移到另一个层。值得注意的是，在每个MoSe $_2$层的半填充处的电子状态对于通过所施加的电场的电荷重新分布是弹性的，证明了电子的不可压缩的Mott状状态。我们的实验表明，光学光谱学提供了一个强有力的工具，调查强关联电子物理在散装和铺平道路，调查玻色费米混合的简并电子和偶极激子。
2019-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Twist Angle Dependence of Exciton Resonances in WSe$_2$/MoSe$_2$ Moiré Heterostructures
该研究结合光致发光激发光谱与微观理论，系统考察扭转WSe2/MoSe2异质双层中层内、层间激子随扭转角的变化，揭示约100 meV红移及能带偏移的扭转角依赖。
2023-09-28 cond-mat.mes-hall
Moiré excitons in MoSe$_2$-WSe$_2$ heterobilayers and heterotrilayers
层状二维材料在扭曲或晶格无公度异质结构中表现出丰富的输运和光学现象，层间杂化的空间变化来自莫尔干涉效应。在这里，我们报告的实验和理论研究的激子在扭曲的异质双层和heterotrilayers的过渡金属dichalcogenides。使用MoSe $_2$ -WSe $_2$堆叠作为扭曲范德华双层和三层异质结构的代表性实现，我们观察到对比的光学特征，并在不同自旋和谷构型的层间莫尔激子的理论框架中解释它们。我们得出结论，MoSe $_2$ -WSe $_2$异质双层的光致发光与来自辐射衰减的谷直接层间激子和来自驻留在莫尔超晶胞的空间上不同的区域中的动量间接储层的声子辅助发射的联合贡献是一致的，而异质三层发射完全是由于混合层谷的动量暗层间激子。我们的研究结果突出了过渡金属二硫属化物异质叠层和多层半导体范德华异质结构的其他实现的层间杂化的深刻作用。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Confined-state physics and signs of fermionization of moiré excitons in WSe$_2$/MoSe$_2$ heterobilayers
通过密度依赖的光致发光光谱探测MoSe$_2$/WSe$_2$异质结构，发现莫尔激子共振的饱和蓝移现象，并利用费米子可饱和吸收体模型揭示了莫尔势阱中激子的受限态物理及费米子化迹象。
2023-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-polarons in the presence of strongly correlated electronic states in a MoSe$_2$/WSe$_2$ moiré superlattice
二维莫尔材料为研究强关联电子态提供了一个高度可调的平台。这种涌现的多体现象可以在叠置两层过渡金属二硫族化物半导体的莫尔系统中进行光学探测：光学注入的激子可以与占据窄莫尔带的巡回载流子相互作用，形成对强相关敏感的激子-极化子。在这里，我们调查的费米海局部化的云纹超晶格的二硒化钼（MoSe $_2$）/二硒化钨（WSe $_2$）扭曲异质双层修饰的激子的行为。在莫尔晶格的大量分数填充中，我们观察到电子和空穴有序地进入稳定的相关电子态。磁光测量揭示了非凡的塞曼分裂的激子极化子由于交换相互作用的相关孔阶段，与最大值接近的相关状态在一个孔每个网站。塞曼分裂的温度依赖性揭示了反铁磁有序的相关孔在很宽的范围内的分数填充。我们的结果说明了激子极化子在强关联电子态存在下的性质，揭示了MoSe $_2$ /WSe $_2$平台在研究费米-哈伯德和玻色-哈伯德物理方面的巨大潜力.
2022-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Interlayer Charge-transfer States in MoSe$_2$/WS$_2$ Moiré Superlattices
University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
研究通过第一性原理计算和光学反射光谱，揭示了MoSe₂/WS₂莫尔超晶格中层间电荷转移态的可调谐特性及关联电荷有序态的形成。
2026-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Localisation-to-delocalisation transition of moiré excitons in WSe$_2$/MoSe$_2$ heterostructures
本研究利用微光致发光技术探究WSe$_2$/MoSe$_2$异质结构中莫尔激子随温度变化的特性，发现激子在120 K以上从莫尔势阱退陷转变为自由层间激子，确立了莫尔超晶格中激子受限特性的条件。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice reconstruction in MoSe$_2$-WSe$_2$ heterobilayers synthesized by chemical vapor deposition
本研究通过原子尺度成像、模拟和光谱方法，揭示了化学气相沉积合成的MoSe$_2$-WSe$_2$异质双层中晶格重构导致莫尔图案消失并形成周期性畴阵列，展示了其在单一原子配准或激子限制应用中的潜力。
2023-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Competition of moiré network sites to form electronic quantum dots in reconstructed MoX${}_2$/WX${}_2$ heterostructures
本文通过多尺度建模系统研究了重构MoSe₂/WSe₂和MoS₂/WS₂异质结构中莫尔网络位点竞争形成电子量子点与量子线的方案，揭示了扭转角和晶胞取向对自组织量子结构的精细调控机制。
2023-11-29 cond-mat.mes-hall
Nature of long-lived moiré interlayer excitons in electrically tunable MoS$_{2}$/MoSe$_{2}$ heterobilayers
本文研究了MoS$_{2}$/MoSe$_{2}$异质双层中长寿命莫尔层间激子的本质，发现莫尔超晶格导致谷依赖光学选择定则反转，并使激子在微秒级寿命中保持谷极化，为研究玻色子相互作用和开发激子电路提供了平台。
2024-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb-correlated states of moiré excitons and charges in a semiconductor moiré lattice
半导体莫尔异质结表现出丰富的相关诱导的多体现象，具有通过探测层内激子在光谱学中观察到的出射磁性、莫特绝缘态或广义维格纳晶体的特征。然而，由于在下面的WSe $_2$ /WS $_2$异质双层系统中的交错带排列将光激发的电子和空穴分离以形成最低能量的层间激子，因此直接获得相关电荷状态和基态莫尔激子之间的相互作用仍然是难以捉摸的。在这里，我们使用MoSe $_2$ /WS $_2$异质堆叠与I型能带对准探测元电荷与莫尔激子的基态和激发态的库仑相互作用。除了正负摩尔纹让人想起他们的典型对应物在单层MoSe $_2$，我们揭示了新的多体态之间形成的摩尔纹激子和电荷在分数填充因子的周期性摩尔纹晶格。对于电子和空穴，这些状态表现出掺杂依赖的Landé因子作为相关诱导磁性的标志，确定MoSe $_2$ /WS $_2$异质双层作为一个独特的系统，在双极掺杂制度的相关现象的研究。
2022-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polarons shape the interlayer exciton emission of MoSe$_2$/WSe$_2$ heterobilayers
本研究通过时间分辨和连续波光谱，发现热声子及极化子效应塑造MoSe$_2$/WSe$_2$异质双层中激子层间发射，修正了莫尔俘获模型。
2024-07-22 cond-mat.mes-hall
Proximity-induced charge density waves in a moiré heterobilayer
Imperial College London（帝国理工学院）
通过第一性原理计算，发现扭转NbSe2/MoSe2双层中邻近效应可在MoSe2层诱导出非均匀的电荷密度波，主导机制为层间Se原子空间位阻排斥，且强度敏感于层间距离。
2026-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local Sensing of Correlated Electrons in Dual-moiré Heterostructures using Dipolar Excitons
莫尔异质结正迅速成为研究相关电子现象的可调平台。在莫尔系统中发现奇异量子相位需要电荷和自旋序的新探测器。与在几个莫尔单元上平均的检测方案不同，本地传感器可以提供更丰富的信息和更高的灵敏度。我们研究了WSe $_2$ /MoSe $_2$ /WSe $_2$异质三层结构，该结构在不同的莫尔晶格中承载激子和电子，并表明局域偶极激子是敏感的邻近电荷传感器，在多轨道莫尔晶格的分数填充处揭示了许多相关的电子态。此外，发射极化可以揭示不同填充物的局域电子自旋组态。我们的研究结果确立了偶极激子作为研究具有更高空间分辨率的莫尔晶体中涌现的量子物质和量子磁性的有希望的候选者。
2021-11-17 cond-mat.mes-hall
Strongly nonlinear nanocavity exciton-polaritons in gate-tunable monolayer semiconductors
本文将电荷可调MoSe2单层耦合到光子晶体纳米腔，实验实现强非线性腔激子-极化激元，揭示其非线性源于高粒子数密度下激子退相干增强导致强耦合破缺，并在约4 fJ超低能量下实现皮秒级全光开关。
2024-11-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable Phases of Moiré Excitons in van der Waals Heterostructures
将过渡金属二硫属化物单层堆叠成具有有限扭转角的异质结构，产生具有可调周期性的人工莫尔超晶格。因此，激子经历周期性电势，其可用于定制这些材料的光电性质。虽然最近的实验研究已经证实了扭曲角相关的光谱，莫尔激子共振的微观起源尚未完全澄清。在这里，我们结合第一性原理计算与激子密度矩阵形式主义，研究不同的莫尔激子相位之间的转换和它们对扭曲的MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构的光学性质的影响。在小于2 $^{\circ}$的角度，我们发现平面，云纹捕获层间和层内激子的状态。该莫尔激子相位在3 $^{\circ}$处急剧地变为完全离域状态。我们预测的线性和二次扭转角依赖的激子共振的云纹陷阱和离域激子相，分别。我们的工作提供了微观的见解，打开了在范德瓦尔斯超晶格中定制莫尔激子相位的可能性。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall
Strain-programmable exciton diffusion in moiré heterostructures
Seoul National University（首尔大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
通过调控WSe2-MoSe2异质结中的层间应变，打破C3旋转对称性改变莫尔超晶格几何，实现沿拉伸方向的偏振激子发射和优先扩散，为设计莫尔超晶格和编程激子输运提供新方法。
2026-06-09 cond-mat.mes-hall
Moiré exciton polaron engineering via twisted hBN
本研究利用扭曲六方氮化硼（thBN）的莫尔超晶格近邻印刻单层MoSe₂，实现387±52meV的电势调制，观察到激子极化子形成，为二维材料光电子、谷电子应用提供调控平台。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Polaron-induced changes in moiré exciton propagation in twisted van der Waals heterostructures
本文基于微观多粒子理论，研究MoSe$_2$/WSe$_2$异质结中极化子引起的莫尔激子输运变化，揭示能带平坦化导致跳跃速率和传播速度随温度与扭曲角显著降低。
2024-01-15 cond-mat.mes-hall
Evolution of flat bands in MoSe$_2$/WSe$_2$ moiré lattices: A study combining machine learning and band unfolding methods
本研究结合从头算与机器学习方法，探究MoSe₂/WSe₂莫尔晶格平带演化，揭示不同谷平带的调控机制与角度依赖特性。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moiré Excitons in Van der Waals Heterostructures
在通过堆叠两个单层半导体形成的范德华（vdW）异质结构中，晶格失配或旋转未对准引入面内莫尔超晶格。虽然人们普遍认为莫尔超晶格可以调制电子能带结构，并导致新的输运性质，包括非常规的超导性和相关驱动的绝缘行为，但其对光学性质的影响尚未进行实验研究。我们提出的光谱证据表明，层间激子被限制在一个高品质的MoSe 2/WSe 2异质双层小旋转扭曲的摩尔势。在光致发光中观察到一系列具有正或负圆偏振发射的层间激子共振，这与限制在莫尔势内的多个激子态一致。这些层间激子共振的复合动力学和温度依赖性与这种解释是一致的。这些结果表明，工程的可行性，人工激子晶体使用VDW异质结构的纳米光子学和量子信息的应用。
2018-07-10 cond-mat.mes-hall
Diffusivity Reveals Three Distinct Phases of Interlayer Excitons in MoSe2/WSe2 Heterobilayers
过渡金属二硫属化物（TMDC）异质双层膜中的电荷分离层间激子正被探索为莫尔激子晶格和激子凝聚体。永久偶极矩的存在和弱屏蔽库仑相互作用使得许多体相互作用对于层间激子特别强。在这里，我们揭示了两个不同的相变层间激子在MoSe 2/WSe 2异质双层使用时间和空间分辨的光致发光成像：从捕获的激子在莫尔电位的适度移动的激子气体的激子密度增加到ne/h ~ 1011 cm-2和从激子气体的高度移动的电荷分离的电子/空穴等离子体的ne/h > 1012 cm-2。后者是莫特转变，并在光电导测量中得到证实。这些发现为实现层间激子的量子态设定了基本限制。
2020-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Highly nonlinear Moiré exciton and trion polaritons
Laboratory for Physical Sciences, University of Maryland（马里兰大学物理科学实验室）；University of Rochester（罗切斯特大学）；University of Notre Dame（圣母大学）；The Institute of Optics, University of Rochester（罗切斯特大学光学研究所）
本研究通过将n掺杂MoSe2/WS2异质双层中的层杂化激子和三子强耦合到光学微腔中，发现掺杂电子引起的Lindhard屏蔽和三子形成导致显著的非单调非线性响应，并实现名义扩散长度接近100微米的高速度热极化激元。
2026-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization and charge-separation of moiré excitons in van der Waals heterostructures
本文通过微观材料特异性理论研究了原子重构MoSe₂-WSe₂异质结构中的层内电荷分离，识别出三种依赖扭转角的激子区域，并预测了层内CT激子独特的莫尔位点跳跃行为，提出可通过介电工程调控电荷分离。
2024-10-28 cond-mat.mes-hall
Van der Waals Heterostructure Polaritons with moiré-Induced Nonlinearity
利用腔场控制物质与光的相互作用在现代科学技术中具有重要意义。它的例子是在强耦合制度，其中物质-光混合模式的形式，通过光子组件上的光学波长尺度上的属性可控。相比之下，纳米尺度的物质激发更难获得。在二维范德华异质结构中，可以形成用于电子激发的可调莫尔晶格势，从而在晶格势中实现相关电子气。也有报道称激子被限制在莫尔晶格中，但合作效应一直难以捉摸，与光的相互作用仍然是微扰的。在这里，将MoSe $_{2}$ -WS $_{2}$异质双层集成在微腔中，我们在液氮温度下建立了莫尔晶格激子和微腔光子之间的合作耦合，从而将对物质和光的通用控制集成到一个平台中。莫尔极化激元的密度依赖性揭示了由于激子阻塞、抑制激子能量移动和抑制激子诱导的退相而引起的强非线性，所有这些都与莫尔激子的量子受限性质一致。这种莫尔极化激元系统将物质激发的强非线性和微观尺度调谐与腔工程的力量和光的长程相干性相结合，为来自可调谐量子发射器阵列的集体现象提供了新的平台。
2021-11-01 cond-mat.mes-hall
A room-temperature moiré interlayer exciton laser
本研究在MoS2/WSe2异质双层系统中利用莫尔势在室温下增强层间激子发光并延长其寿命，结合硅拓扑纳米腔实现了电信O波段超低阈值激光，创下二维材料激光<0.1nm线宽的最高光谱相干性。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spin-layer locking of interlayer excitons trapped in moiré potentials
范德华异质结构为量子材料的设计提供了诱人的机会。例如，过渡金属二硫属化物（TMD）具有三个量子自由度：自旋、谷指数和层指数。此外，扭曲的TMD异质双层可以形成莫尔图案，该莫尔图案根据原子注册来调制电子能带结构，导致层间激子（IX）的空间限制。在这里，我们报告的观察自旋层锁定的IX被困在莫尔电位中形成的异质结构的双层2 H-MoSe $_2$和单层WSe $_2$。锁定电子自旋和层指数的现象导致两个量子限制IX物种具有不同的自旋层谷配置。此外，我们观察到，由于双层TMD的2 H型堆叠特性，三层中的莫尔条纹捕获位点的原子注册表本质上锁定在一起。这些结果确定层指数作为一个有用的自由度工程可调的少能级量子系统的二维异质结构。
2020-06-02 cond-mat.mes-hall
Broken mirror symmetry in excitonic response of reconstructed domains in twisted MoSe$_2$/MoSe$_2$ bilayers
通过堆叠和扭曲的范德华异质结构的结构工程最近已被用于创建莫尔超晶格，从而实现固态系统中新的光学和电子特性。特别是，在过渡金属二硫属化物（TMD）的扭曲双层中的莫尔晶格已被证明导致激子捕获，主机莫特绝缘和超导状态，并作为独特的哈伯德系统，其相关的电子状态可以被检测和光学操纵。在结构上，这些扭曲的异质结构也具有原子重构和域形成的特征。不幸的是，由于典型的莫尔畴的纳米级尺寸（~10 nm），原子重构对这些异质结构的电子和激子性质的影响不能被系统地研究，并且经常被忽略。在这里，我们使用近0 $^o$扭转角MoSe $_2$ /MoSe $_2$双层大菱形AB/BA域直接探测激子特性的远场光学个别域。我们发现，该系统具有破镜/反转对称性，AB和BA域支持层间激子与平面外（z）电偶极矩在相反的方向。基态$Γ$层间激子（X $_{I,1}$）的偶极取向可以用电场翻转，而较高能量的K-K层间激子（X $_{I,2}$）与层内K-K激子（X $_0$）经历场不对称杂化。我们的研究揭示了晶体对称性对TMD激子的深刻影响，并指出了通过域模式工程实现拓扑非平凡系统、奇异超颖表面、集体激子相和量子发射器阵列的新途径。
2020-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Observation of an exciton crystal in a moiré excitonic insulator
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Kavli Energy NanoScience Institute（卡弗里纳米科学能源研究所）
在莫尔激子绝缘体中观测到稳定的激子晶体，通过调控电子-空穴双层实现相关晶态的实验验证。
2026-01-27 cond-mat.mes-hall
Moiré metrology of energy landscapes in van der Waals heterostructures
新兴的双电子学领域利用二维材料之间的扭曲角，代表了量子材料设计的一条有前途的路线，因为扭曲角诱导的超晶格提供了控制拓扑结构和强相关性的手段。在小的扭曲极限，特别是在应变下，由于原子弛豫占主导地位，涌现的莫尔超晶格编码难以捉摸的洞察到局部层间相互作用。在这里，我们介绍了摩尔计量学作为一个结合的实验理论框架，以探测在0.1 meV/原子尺度的双层结构的堆叠能量景观，优于量子化学的黄金标准。通过研究莫尔域的形状与众多的纳米成像技术，并与多尺度建模，我们评估和完善层间相互作用的第一原理模型。我们记录了三种代表性扭曲系统的莫尔计量学的威力：双层石墨烯，双双层石墨烯和H-堆叠$MoSe_2/WSe_2$。莫尔计量学建立了层间相互作用的实验基准，从而实现了扭曲多层膜的精确建模。
2020-11-27 cond-mat.mes-hall
Low-energy moiré phonons in twisted bilayer van der Waals heterostructures
本文提出一种基于构型空间和DFT的低能连续模型，高效计算扭转双层异质结构中的莫尔声子，揭示低能模式随扭转角的重排及位移场的莫尔周期性，并验证于石墨烯、MoS₂和MoSe₂-WSe₂。
2023-05-10 cond-mat.mes-hall
Exciton fractional Chern insulators in moiré heterostructures
Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本研究在莫尔异质结构中预测了由激子引发的玻色子分数陈绝缘体，通过精确对角化揭示了阿贝尔和非阿贝尔相的稳定性，为非阿贝尔任意子的实现提供了新途径。
2025-12-04 cond-mat.mes-hall
Interplay between spin proximity effect and charge-dependent exciton dynamics in MoSe$_2$ / CrBr$_3$ van der Waals heterostructures
范德华异质结构中的半导体铁磁-非磁界面提供了一个独特的机会来研究依赖于多种现象的磁邻近相互作用，包括谷和层赝自旋，莫尔周期性或异常强的库仑结合。在这里，我们报告的MoSe $_2$和CrBr $_3$的光致发光之间的磁邻近效应的电荷状态的依赖性，从而谷极化的MoSe $_2$ trion状态符合密切的本地CrBr $_3$磁化，而中性激子状态保持不敏感的铁磁体。我们把这归因于自旋相关的层间电荷转移发生在激子和三重子辐射寿命之间的时间尺度上。更进一步，我们通过磁光克尔效应和光致发光揭示了对比谷偏振的域状空间形貌，我们推断其是锯齿状的或高度复杂的，其特征小于400 nm，对应于我们的光学分辨率。我们的研究结果提供了一个独特的洞察短寿命的谷激子和自旋相关的层间隧穿之间的相互作用，同时也突出了MoSe $_2$作为一个有前途的候选人，在范德华结构的奇异自旋纹理光学接口。
2020-10-21 cond-mat.mes-hall
Excitons in mesoscopically reconstructed moiré heterostructures
本文将纳米尺度晶格重构扩展至介观尺度，研究了MoSe$_2$-WSe$_2$异质结构中的激子光学现象，为理解莫尔激子特征提供了统一视角。
2023-02-01 cond-mat.mes-hall
Control of atomic reconstruction and quasi-1D excitons in strain-engineered moiré heterostructures
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Carl von Ossietzky University（卡尔·冯·奥西茨基大学）；Ioffe Institute（约费研究所）；Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；University of Göttingen（哥廷根大学）；Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
研究通过应变与原子重构的相互作用，将二维近-commensurate异质结构中的三角摩尔图案转化为一维阵列，实现激子在域墙中的近100%线极化发射，展示了应变工程在设计可编程量子特性摩尔系统中的潜力。
2025-04-11 cond-mat.mes-hall
Resonantly hybridised excitons in moiré superlattices in van der Waals heterostructures
二维材料的原子薄层可以通过相对较弱的范德华力组装成垂直堆叠，从而允许具有无公度晶格和任意相互旋转的单层晶体之间的耦合。使用这些自由度的一个深刻后果是，在组成晶体结构的局部原子注册表中出现了一个总体周期性，称为莫尔超晶格。其存在于石墨烯/六方氮化硼（hBN）结构中导致观察到电子迷你带，而其效果通过扭曲石墨烯双层中的层间共振条件增强，最终导致在魔术扭曲角下观察到超导体-绝缘体转变。在这里，我们证明，在半导体异质结构建成的无公度MoSe 2和WS 2单层，激子带可以杂交，导致共振增强的莫尔超晶格效应。MoSe 2和WS 2被特别选择用于其导带边缘的近简并性，以促进层内和层间激子的杂化，这通过作为层间旋转角的周期函数的显著激子能量偏移来体现。这是因为杂化激子（hX）是由MoSe 2中的空穴形成的，这些空穴与相邻单层中的电子态的扭曲相关叠加相结合。对于几乎对齐的单层晶体对异质结构，电子态的共振混合导致异质结构的几何莫尔图案对hX色散和光谱的显著影响。我们的研究结果为基于范德华异质结构的半导体器件的能带结构工程提供了新的策略。
2019-04-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Low-frequency Raman scattering in WSe$_2$-MoSe$_2$ heterobilayers: Evidence for atomic reconstruction
我们用低频拉曼散射研究了WSePDMATHABMM-MoSePDMATHABMM异质双层膜，两层之间具有不同的扭转角$θ\pm δ$。在具有$θ=0^\circ$或$θ=60^\circ$和$δ\lesssim 3^\circ$的充分对齐的样品中，我们观察到层间剪切模式（ISM），其是相称双层结构的明显标志，即，这些层必须经历原子重构以形成R型或H型堆叠顺序。我们发现H型和R型重建的ISM能量分别约为18~cm $^{-1}$和17~cm $^{-1}$，与$θ\pm δ$的精确值无关。我们的研究结果得到证实的事实是，ISM中没有观察到的扭曲角，偏离$δ> 3^\circ$从$0^\circ$或$60^\circ$的样品。这是预期的，因为在这样的无公度结构中，由于莫尔$\acute{\text{e}}$ -晶格形成的可能性，不存在用于ISM的恢复力。此外，我们观察到ISM，即使在充分对齐的异质双层，这是封装在六方氮化硼。这对于高质量异质结构器件的表征特别相关。
2020-04-29 cond-mat.mes-hall
Self-organised quantum dots in marginally twisted MoSe$_2$/WSe$_2$ and MoS$_2$/WS$_2$ bilayers
双电子异质结构中的莫尔超晶格是材料工程中的一个强有力的工具。在几乎晶格匹配的二维（2D）晶体的边缘扭曲（小错位角，$θ$）双层中，莫尔图案采取相称堆叠的畴的形式，由畴壁网络（NoDW）隔开，在NoDW节点处具有应变热点。在这里，我们表明，对于II型过渡金属dichalcogenide双层MoX $_2$ /WX $_2$（X=S，Se），在这些热点的流体静力学应变组件创建电子和空穴的量子点。我们调查的电子/空穴的状态约束这样的对象，讨论其表现形式通过层内带内红外跃迁。$θ<0.5^{\circ}$最强的电子/空穴约束导致它们的复合线红移，产生单光子发射体（SPE），通过失调角可在1.eV左右广泛地调谐。这些自组织点可以形成具有对齐和反转的MoX $_2$和WX $_2$晶胞的双层，发射具有不同偏振的光子。我们还发现，应变的热点降低层内MoX $_2$ A-激子能量，使选择性的量子点状态的人口。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generalized Wigner crystallization in moiré materials
最近对扭曲的过渡金属二硫属化物（TMD）材料$\rm WSe_2/WS_2$的实验已经观察到摩尔带部分占据的绝缘态。这种状态被认为是广义维格纳晶体（GWC）。在这篇文章中，我们调查的问题，维格纳结晶的存在下，一个潜在的（莫尔）晶格。基于对系统参数的最佳估计，我们发现各种同双层和异双层TMD是实现GWC的优秀候选者。特别地，我们基于$r_{s}$的分析表明，$\rm MoSe_{2}$（在同双层中）和$\rm MoSe_2/WSe_2$或$\rm MoS_2/ WS_2$（在异双层中）是实现GWC的最佳候选者。我们还建立了，由于较大的有效质量的价带，在一般情况下，空穴晶体是更容易实现的电子晶体，如实验所见。为了完整性，我们表明，满足莫特标准$n_{\rm Mott}^{1/2} a_{\ast} = 1$需要密度近三个数量级大于GWC形成的最大密度。这表明，对于典型的操作密度，HoM或HeM系统远离莫特绝缘状态。与传统的维格纳晶体不同，这些晶体在莫尔晶格上实现，由于晶格钉扎产生的间隙而不可压缩。最后，我们捕获这个多体间隙变分重整化的振动模式的色散。我们表明，这些低能量的模式，所产生的耦合的WC与莫尔晶格，可以有效地模拟为正弦戈登理论的波动。
2020-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant Valley-Zeeman Splitting from Spin-Singlet and Spin-Triplet Interlayer Excitons in WSe2/MoSe2 Heterostructure
过渡金属二硫属化合物（TMDC）异质结具有II型排列，具有独特的层间激子，其可能具有自旋三重态和自旋单重态。然而，相关的光谱特征仍然难以捉摸，强烈阻碍了层间激子的莫尔电位调制的理解。在这项工作中，我们明确地确定自旋单重态和自旋三重态层间激子的WSe 2/MoSe 2异质双层与60度的扭曲角通过门和磁场相关的光致发光光谱。单重态和三重态层间激子在K谷和K'谷之间都表现出巨大的谷-塞曼分裂，这是单重态层间激子和三重态层间激子的大的Lande g因子的结果，其实验测定分别为~ 10.7和~ 15.2，与理论预期很好地一致。单重态和三重态层间激子的PL显示相反的螺旋度，由原子注册表确定。螺旋分辨光致发光谱（PLE）研究表明，在共振激发下，层间激子的单重态和三重态都是高度谷极化的，且在~ 20 K时，单重态层间激子的谷极化趋于一致.具有巨大谷塞曼分裂的高度谷极化的单重态和三重态层间激子激发了自旋电子学和谷电子学的未来应用。
2019-12-26 cond-mat.mes-hall
Spatially mixed moiré excitons in two-dimensional van der Waals superlattices
莫尔超晶格为定制量子粒子之间的相互作用及其与电磁场的耦合提供了前所未有的机会。强超晶格势产生激子的莫尔迷你带-电子和空穴的结合对，它们位于单层（层内激子）或两个单独的层（层间激子）中。载流子的扭转角控制的层间杂化也可以混合两种类型的激子以组合两者的强度。在这里，我们报告了一个直接观察的空间混合莫尔激子的角度对准WSe2/WS2和MoSe2/WS2超晶格的光学反射光谱。在垂直电场作用下，WSe 2/WS2中强相互作用的层间和层内莫尔激子表现出能级反交叉和振子强度重新分布。我们还观察到掺杂相关的激子迷你带重整化和混合近半填充的第一电子迷你带的WS2。我们的发现对二维半导体中新兴的关联态，如激子凝聚和玻色-哈伯德模型，以及这些材料的光电应用具有重要意义。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral valley phonons and flat phonon bands in moiré materials
我们研究了扭曲双层WSe 2中声子模的手征性，并证明了扭曲角接近$0^{\circ}$和接近$60^{\circ}$时$K/K^\prime$谷声子的不同手征行为。特别是，多个手征非简并$K/K^\prime$谷声子被发现的扭曲角附近的$60^{\circ}$，而没有发现非简并手征模式的扭曲角接近$0^\circ$。此外，我们发现了两套新兴的手征谷模式，起源于在莫尔尺度上的反转对称性破缺，并在应变工程双层WSe 2和MoSe 2/WSe 2异质结构的莫尔图案中找到了类似的模式。在声学和光学模式之间的能隙，形成一个广泛的扭曲角的平面声子带中观察到的扭曲双层WSe 2。我们的研究结果是相关的理解电子-声子和激子-声子散射的莫尔材料，也为设计的声子类似物的平带电子。
2022-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moiré Potential Impedes Interlayer Exciton Diffusion in van der Waals Heterostructures
范德瓦尔斯（vdW）异质结构的性质急剧改变的可调莫尔超晶格层之间的原子排列的周期性变化所产生的。激子扩散是半导体过渡金属二硫属化物（TMD）中能量输运的重要通道。虽然对TMD异质双层进行的早期研究表明载流子和激子表现出长的扩散长度，但可以存在多种情况。在具有大的超晶胞尺寸和深电势的莫尔晶体中，层间激子可以完全局部化。随着莫尔周期在较大的扭转角处减小，激子可以在超晶胞之间隧穿并在较长的寿命内扩散。在完全没有莫尔超晶格的相称异质结构中，扩散长度应该最长。在这项研究中，我们实验证明，莫尔电位阻碍层间激子扩散的WSe 2/MoSe 2异质结制备的化学气相沉积和机械堆叠与精确控制的扭转角进行比较。我们的研究结果提供了关键的指导，开发'twistronic'设备，探索莫尔超晶格工程材料的性能。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
