Symmetry regimes for circular photocurrents in monolayer MoSe2
在单层过渡金属dichalcogenides的螺旋度相关的电荷和自旋光电流可以出现，即使没有施加任何电偏压，由于圆形光电流和光子拖曳效应。然而，在器件中利用这种圆形光电流（CPC）需要更好地理解它们的行为和物理起源。在这里，我们提出了对称性，光谱和电特性的CPC激子带间跃迁在MoSe 2单层。对偏置电压和栅极电压的依赖揭示了两种不同的CPC贡献，在不同的电压下占主导地位，并且对照明波长和入射角具有不同的依赖性。我们从理论上分析对称性的要求，可以产生CPC的效果，并比较这些与所观察到的角度依赖性和对称性，发生在我们的设备的几何形状。这表明，所观察到的CPC效应需要一个减少的设备对称性，以及由于电子态的Berry曲率的影响不给一个显着的贡献。
2018-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Efficient prediction of highly anisotropic excitonic properties in the layered antiferromagnet CrSBr via time-dependent density functional theory
University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；CIC nanoGUNE BRTA（纳米技术联合研究中心 nanoGUNE）；Universidad de Cantabria（坎塔布里亚大学）；Centro de Física de Materiales (CFM-MPC), CSIC-UPV/EHU（材料物理中心 (CFM-MPC)，西班牙国家研究委员会-巴斯克地区大学）
本文提出一种高效方法，通过调制混合密度泛函并结合本征修正，准确预测CrSBr的电子和光学性质，同时保持激子与磁序耦合的定量准确性，为层状磁性半导体的激子和磁光电现象建模提供高效框架。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic terahertz absorption in semiconductors with effective-mass anisotropies
发展了一种计算具有各向异性有效质量的半导体激子性质及其太赫兹响应的微观方法。该方法示出的例子中的锗，它示出的各向异性的电子质量在L-谷导致两个不同的太赫兹吸收共振分离0.8毫电子伏。
2016-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Photocurrent Spectroscopy and Polarization-Tunable Shift Current in the Layered Semiconductor $\mathrm{CuScP_2S_6}$
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）
本研究报道层状半导体CuScP2S6中单双光子吸收诱导的光电流，揭示2.35 eV带隙及位移电流机制，确立其为偏振敏感非线性光电子学多功能平台。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Anisotropic Photoresponse in Low-Symmetry van der Waals Semiconductor CrPS$_4$
Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尼克先进材料研究所）
研究揭示了CrPS₄在室温下具有显著的光学和光电各向异性，源于光偏振与内在晶体对称性的强耦合，为极化敏感的光电探测器和各向异性光传输提供新平台。
2026-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic excitonic effects in the energy loss function of hexagonal boron nitride
我们证明了六方氮化硼（hBN）的价能损失函数在形状、激发能和动量转移q的色散方面表现出很强的各向异性。这通过例如0.7eV的能量偏移来证明，该能量偏移不能通过单粒子方法来捕获，并且是两体电子-空穴相互作用中的强各向异性的证明。此外，对于面内方向的q，我们观察到分裂的-等离子体激元在M方向是不存在的K方向，这可以追溯到带结构的影响。
2010-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Twist Engineering of Anisotropic Excitonic and Optical Properties of a Two-Dimensional Magnetic Semiconductor
本文通过扭转工程调控二维磁性半导体CrSBr，实现双层结构中磁矩、介电各向异性、激子能量及线性二色性的连续可调，并建立激子能量模型，推动纳米光学与自旋电子学应用。
2025-04-30 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
Anisotropic Behavior of Excitons in Single Crystal α-SnS
通过考虑原子轨道，解析地研究了α-SnS单晶在基本吸收边附近的各向异性介电性质。最引人注目的是扶手椅（b-）轴方向的激子特征，这在低温下特别突出。为了确定这种各向异性的起源，我们进行第一性原理计算，使用GW 0的Bethe-Salpeter方程（BSE），包括电子-空穴相互作用。结果表明，各向异性介电特性是p轨道自然各向异性的直接结果。特别地，这种占主导地位的激子特征起源于Γ-Y区域中鞍点处的py轨道。
2020-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Prolonged photo-carriers generated in a massive-and-anisotropic Dirac material
在半导体中产生的瞬态电子空穴对可以表现出非常规的激子凝聚。载体质量的各向异性被认为是延长凝结对寿命，从而稳定凝结的关键。在这里，我们采用时间和角度分辨的光电子能谱，探讨黑磷光生载流子的动力学。我们成功地观察到了费米能级以上的电子结构，证实了双折射各向异性的Dirac型色散;更重要的是，我们直接观察到了在直接带隙中产生的光生载流子寿命超过400 ps。我们的发现证实了黑磷是激子凝聚的合适平台，也为未来宽带中红外BP基光电子器件的应用开辟了一条途径。
2018-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic circular photogalvanic effect in colloidal tin sulfide nanosheets
硫化锡具有非常有趣的特性，例如高的光吸收系数和小的带隙，同时与其他金属硫属化物相比毒性较小。然而，生长原子级薄结构的硫化锡的限制阻碍了这些性能的实验实现。由于胶体合成的灵活性，可以合成非常薄的同时又很大的纳米片。电输运测量表明，这些纳米片可以作为场效应晶体管具有高开/关比和p型行为。的电荷传输的温度依赖性表明，在晶体中的缺陷是负责形成的空穴作为多数载流子。在用圆偏振光照射期间，这些晶体在零伏偏压下产生螺旋度相关的光电流，因为它们的对称性被不对称界面（衬底和真空）破坏。此外，所观察到的圆形光电流效应显示出明显的面内各向异性，沿扶手椅方向具有较高的光电流，源于该方向上的较高吸收系数。我们的新见解显示了硫化锡在电子和光电子学中的新功能的潜力，例如作为偏振传感器。
2020-03-09 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
Additional excitonic features and momentum-dark states in ReS2
铼基过渡金属二硫属化物（TMD）的单向面内结构各向异性引入了一类新的二维材料，表现出各向异性的光学性质。在这项工作中，我们进行温度相关的，偏振分辨的光致发光和反射率测量几层ReS $_{2}$。我们发现两个额外的激子共振（X $_{3}$和X $_{4}$），这可以归因于自旋简并态的分裂。激子X的强面内振子强度$_{1}$和X的强面内振子强度$_{2}$伴随着具有相似偏振取向的较弱对应物X的强面内振子强度$_{3}$和X的弱面内振子强度$_{4}$。得到了ReS $_{2}$的面内各向异性介电函数，这对于工程化光耦合偏振敏感光电子器件是必不可少的。此外，我们的温度依赖性的研究揭示了存在的低躺动量禁止暗态，导致在30 K的异常PL强度的变化，这已经阐明了使用速率方程模型，涉及声子散射从这些状态。我们的额外的激子功能和动量暗态的研究结果可以揭示ReS $_{2}$的电子能带结构的真实性质。
2020-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Polarization-tuneable excitonic spectral features in the optoelectronic response of atomically thin ReS2
本研究针对少层ReS2光电探测器开展偏振依赖光电流光谱研究，发现了新的非辐射类激子特征，结合第一性原理计算验证了结果，为ReS2基偏振分辨纳米器件开发提供了新依据。
2023-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Many-Electron Effects on Optical Absorption Spectra of Strained Graphene
采用第一性原理GW+Bethe Salpeter方程方法研究了单轴应变石墨烯的电子结构和光吸收谱，并考虑了多电子效应.外加应变不仅引起各向异性费米速度，而且使狄拉克锥的轴倾斜。结果，应变石墨烯的光学响应显著改变;光学吸收是各向异性的，强烈地依赖于入射光的偏振方向和应变取向;来自原始石墨烯的π-π* 跃迁的特征单个光学吸收峰分裂成两个峰，并且都显示增强的激子效应。在红外区域内，单轴应变石墨烯的光吸收率不再是常数，因为对称性破缺和相关的各向异性激子效应。在可见光范围内，我们观察到一个突出的光学吸收峰，这是由于电子-空穴相互作用引起的显著的红移，使我们能够改变拉伸石墨烯的可见颜色和透明度。最后，我们还揭示了增强的激子效应在紫外区（8至15电子伏特），其中几个几乎绑定激子被确定。
2011-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong anisotropic optical properties of 8-Pmmn borophene: a many-body perturbation study
利用第一性原理多体微扰理论，在两种近似下研究了8-硼氢化物的光学性质：仅考虑电子-电子相互作用的GW方法和结合包含电子-空穴耦合的Bethe-Salpeter方程的GW方法.能带结构表现出各向异性的狄拉克锥，具有半金属特征。获得了不同偏振态的光吸收谱，并预测了较强的光吸收各向异性。当考虑电子-空穴相互作用时，由于形成了具有各向异性激子波函数的束缚激子，吸收峰发生了整体红移。
2022-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elevated temperature dependence of the anisotropic visible-to-ultraviolet dielectric function of monoclinic beta-Ga2O3
本文报道了在1.5~ 6.4 ~eV的光谱范围内，从22 $^\circ$ C ~ 500 $^\circ$ C的$n$型导电材料$β$ -Ga $_2$ O $_3$的介电张量元随温度的变化.我们提出了激子和带-带跃迁能量和它们的本征极化矢量取向的温度依赖性。我们利用玻色-爱因斯坦分析所观察到的跃迁能量的温度依赖性，并揭示了电子耦合与平均声子温度的良好协议，在所有纵向声子等离子体耦合模式的平均以前报道[M. Schubert~ \textit{et al.}，Phys. Rev. \textbf{93}，125209（2016）]。我们还报告了一个线性的温度依赖性的波长无关的柯西膨胀系数的各向异性低于带隙单斜折射率。
2017-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Band Gap and Anisotropic Optical Response in Few-layer Black Phosphorus
我们报告了准粒子带隙，激子，和高度各向异性的光学响应的几层黑磷（磷烯）。结果表明，这些新材料表现出独特的多电子效应，电子结构基本上是沿一维分散，导致特别增强的自能校正和激子效应。此外，在宽的能量范围内，包括红外线和部分可见光，少层黑磷吸收沿结构的扶手椅方向偏振的光，并且对沿Z字形方向偏振的光是透明的，使它们成为用于应用的可行的线偏振器。最后，堆叠中包含的磷烯层的数量控制材料的带隙、光吸收光谱和宽范围内的各向异性偏振能量窗口。
2014-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-particle spectra, absorption spectra, and excitonic properties of sodium iodide and strontium iodide from many-body perturbation theory
我们调查的基本量子力学过程背后的非比例响应的入射辐射负责降低分辨率。为此，我们进行了比较准粒子光谱的基础上的$G_0W_0$近似以及吸收光谱和激子的性质，通过求解Bethe-Salpeter方程的两个重要的系统，NaI和SrI $_2$的第一性原理研究。前者是一种标准的闪烁体材料，具有充分记录的非比例性，而后者最近被发现表现出非常成比例的响应。我们预测的带隙为5.5和5.2 eV的碘化钠和锶$_2$，分别与实验吻合良好。此外，我们得到的基态激子的结合能为216 meV的NaI和195 $\pm$ 25 meV的SrI $_2$。我们通过一个粗粒度的电子-空穴对-关联函数分析了激子各向异性的程度和空间范围。因此，它表明，激子在NaI强烈不同于那些在SrI $_2$在结构和对称性方面，即使它们的结合能是相似的。此外，我们发现，非常意外的空间范围的高度各向异性的低能量激子在SrI $_2$实际上超过了那些在碘化钠的一个因素的两个到三个方面的电子-空穴对的关联函数的半峰全宽。
2013-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic plasmons, excitons and electron energy loss spectroscopy of phosphorene
本文基于从头算含时密度泛函理论研究了磷分子单层膜的各向异性电子能量损失谱。与黑磷类似，未掺杂的单层磷烯的EELS的特征在于在带隙附近的能量的各向异性激子峰，以及更高能量的带间等离子体峰。在掺杂时，对于带隙内的能量，也出现额外的带内等离子体激元峰。与其他二维系统类似，带内等离子体激元峰在长波极限下以$ω_{\rm pl} \propto \sqrt{q}$的形式在Z字形和扶手椅方向上分散，并且随着波矢的增大而偏离。长波长等离子体激元带内色散的各向异性被发现是成反比的有效质量比的平方根：$ω_{\rm pl}(q \hat{y})/ω_{\rm pl}(q \hat{x}) = \sqrt{m_x/m_y}$。
2017-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band-to-band transitions, selection rules, effective mass and exciton binding energy parameters in monoclinic β-Ga2O3
我们采用一个本征极化模型，包括方向相关激子效应的描述，来描述单斜β-Ga_2 O_3介电函数张量内的临界点结构，得到了从0.75 eV-9 eV范围内的广义椭圆偏振数据的综合分析。本征极化模型允许完整的描述的介电响应，我们得到单电子和激子带间跃迁各向异性的临界点结构模型参数，包括它们的极化本征矢量内的单斜晶格。我们比较了我们的实验分析与密度泛函理论计算的结果，使用最近提出的高斯衰减Perdue-Burke-Ernzerhof混合密度泛函，我们提出并讨论了基本的直接带-带跃迁的顺序和它们的偏振选择规则，三个最低的带-带跃迁的电子和空穴有效质量参数，以及它们的激子结合能参数，与我们的实验结果非常吻合。我们发现，空穴的有效质量是高度各向异性和相关的基本带-带跃迁的选择规则，其中所观察到的过渡极化密切参与过渡的价带的最低空穴有效质量的方向。
2017-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Engineering Excitons through Polymorphism and Dimensional Confinement in Low-Dimensional Tellurium
Federal University of Goi\'as, Institute of Physics, Campus Samambaia, 74960600 Goi\ ania, Brazil；Institute of Physics, Computational Materials Laboratory, University of Bras \' i lia, Bras \' i lia, 70910-900, Brazil
本文通过GW+BSE方法，研究低维碲的激子特性，发现不同维度、多形相的碲具有不同激子行为，揭示强电子-空穴关联可与非平凡带拓扑兼容，为调控激子提供了新途径。
2026-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic dielectric functions, band-to-band transitions, and critical points in α-Ga2O3
我们采用广义椭圆偏振光谱和密度泛函理论相结合的方法来确定和分析$α$ -Ga $_2$ O $_3$薄膜的各向异性介电函数。样品是在$m$平面蓝宝石上用等离子体辅助分子束外延生长的。同时分析了在0.73 eV至8.75 eV的光谱范围内的多个样品方位角的广义椭圆偏振光谱数据。用密度泛函理论计算了化合物的价带和导带结构。对于间接带隙材料，我们确定了两个直接的带间跃迁，其中$M_0$型van Hove奇点用于垂直于$c$轴的偏振，$E_{0,\perp}=5.46(6)$ eV和$E_{0,\perp}=6.04(1)$ eV，以及一个直接的带间跃迁，其中$M_1$型van Hove奇点用于平行于$E_{0,||}=5.44(2)$ eV的偏振。我们进一步确定激子的贡献与7毫电子伏的小结合能与最低的普通过渡，和双曲激子在$M_1$型临界点与大结合能为178毫电子伏。
2021-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Defect-Mediated Nucleation and Dynamics across the Phase Transition in the Excitonic Insulator Candidate Ta2NiSe5
Physics Department, Federal University of Minas Gerais (UFMG)（米纳斯吉拉斯联邦大学物理系）
本研究通过变温扫描隧道显微镜等技术，实空间可视化候选激子绝缘体Ta2NiSe5的类马氏体相变，发现缺陷可抑制正交相形核的本征各向异性。
2026-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Competing excitonic couplings as origin of mimicked phase transitions in zinc-phthalocyanine single crystals
Julius-Maximilian University Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马普物质结构与动力学研究所）；Center for Applied Energy Research（应用能源研究中心）
研究发现锌酞菁单晶中激发子耦合变化可模仿结构相变特征，揭示了电子性质变化可能由热效应而非结构相变引起。
2025-12-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Strongly anisotropic strain-tunability of excitons in exfoliated ZrSe$_3$
本文研究了单轴应变对ZrSe $_3$能带结构的影响。通过使用改进的3点弯曲试验装置，薄的ZrSe $_3$薄片进行单轴应变沿不同的晶体取向监测其光学性能的影响，通过显微反射光谱。得到的光谱显示激子的功能，蓝移单轴张力。这种偏移强烈地依赖于施加应变的方向。当薄片沿b轴应变时，激子峰在~ 60-95 meV/%处移位，而沿a轴，移位仅达到~ 0-15 meV/%。采用从头算方法研究了沿不同晶向施加单轴应变对ZrSe $_3$能带结构和反射光谱的影响，结果与实验结果吻合较好.
2022-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly anisotropic organometal halide perovskite nanowalls grown by Glancing Angle Deposition
Institute of Materials Science of Seville (US-CSIC)（塞维利亚材料科学研究所）；University of Seville（塞维利亚大学）；Universidad Pablo de Olavide（巴勃罗·德·奥利瓦德大学）
通过斜角沉积法制造高度各向异性的MAPI钙钛矿纳米壁，实现强各向异性光学性能及偏振敏感响应，为新型光电设备发展奠定基础。
2021-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
