Strontium titanate SrTiO$_3$ is one of the most studied and paradigmatic transition metal oxides. Recently, a breakthrough has been achieved with the fabrication of freestanding SrTiO$_3$ ultrathin films down to the monolayer limit. However, the many-body effects on the quasiparticle and optical properties of monolayer SrTiO$_3$ remain unexplored. Using state-of-the-art many-body perturbation theory in the GW approximation combined with the Bethe-Salpeter equation, we study the quasiparticle band structure, optical and excitonic properties of monolayer SrTiO$_3$. We show that quasiparticle corrections significantly alter the band structure topology; however, the widely used diagonal $G_0W_0$ approach yields unphysical band dispersions. The correct band dispersions are restored only by taking into account the off-diagonal elements of the self-energy. The optical properties are studied both in the optical limit and for finite momenta by computing the electron energy loss spectra. We find that the imaginary part of dielectric function at the long wavelength limit is dominated by three strongly bound excitonic peaks and the direct optical gap is associated to a bright exciton state with a large binding energy of 0.93 eV. We discuss the character of the excitonic peaks via the contributing interband transitions, and reveal that the lowest bound excitonic state becomes optical inactive for finite momenta along $Γ$-M, while the other two excitonic peaks disperse to higher energies and eventually merge for momenta close to M.
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。
Effects of quantum confinement on excited state properties of SrTiO$_3$ from ab initio many-body perturbation theory
Ruddlesden-Popper（RP）系列化合物SrPDMATHABMM Ti $_{n}$ O $_{3n+1}$为研究和控制尺寸和量子限制对复合氧化物SrTiO $_3$激发态性质的影响提供了一个有用的模板。我们采用从头算多体微扰理论在$GW$近似下和Bethe-Salpeter方程方法计算了Sr $_{n+1}$ Ti $_{n}$ O $_{3n+1}$对$n=1-5$和$\infty$的准粒子能量和吸收光谱.我们计算的直接和间接光学带隙与光谱测量结果非常吻合。计算的光谱再现了主要的实验特征，并揭示了带隙边缘附近的激子结构。我们发现，电子-空穴相互作用是重要的整个系列，导致显着的激子结合能增加小$n$和$n=1$，增加量子限制的趋势，达到330 meV的值。我们发现Sr $_2$ TiO $_4$（$n=1$）的最低能量单重激子局域在TiO $_2$层定义的二维平面内，并解释了其局域化的起源。
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。
Unravelling the coupling between excitonic quasiparticles-electron-phonon and role of interlayer coupling in vertically and horizontally aligned layered MoS2
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）
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）
Role of the exchange-correlation functional on the structural, electronic and optical properties of cubic and tetragonal SrTiO$_3$ including many-body effects
Quasiparticle effects and strong excitonic features in exfoliable 1D semiconducting materials
Università di Roma Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Università Roma Tre（罗马第三大学）；Università degli studi di Milano Bicocca（米兰比可卡大学）；Paul Scherrer Institut (PSI)（保罗谢尔研究所）
GW quasiparticle band gap of the hybrid organic-inorganic perovskite CH$_3$NH$_3$PbI$_3$: Effect of spin-orbit interaction, semicore electrons, and self-consistency
Agentic multi-fidelity learning of quasiparticle and excitonic properties
Theoretical Division, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室理论部）；Center for Integrated Nanotechnologies, Materials Physics and Applications Division, Los Alamos National Laboratory（集成纳米技术中心，材料物理与应用部，洛斯阿拉莫斯国家实验室）
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。
Phase-Dependent Excitonic Light Harvesting and Photovoltaic Limits in Monolayer Y2TeO2 MOenes
University of Brasília（巴西利亚大学）；São Paulo State University (UNESP)（圣保罗州立大学）；State University of Campinas（坎皮纳斯州立大学）；NMAM Institute of Technology (NMAMIT)（NMAM理工学院）
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
