Optically bright $p$-excitons indicating strong Coulomb coupling in transition-metal dichalcogenides
结果表明，本征悬浮半导体过渡金属二硫属化物中的强库仑耦合可以超过激子基态所需的临界值。偶极允许的光学激发则对应于激子内跃迁，使得狄拉克点附近的光学亮激子跃迁具有类$p$对称性，而类$s$态是偶极禁止的。大的本征耦合强度似乎是半导体过渡金属二硫属化物的一般性质，并且即使在像SiO $_2$这样的典型衬底上生长的样品中也可以观察到以光学选择规则形式的强库仑耦合签名。对于WS $_2$和WSe $_2$的例子，计算的激子共振能量与最近的实验表现出良好的协议。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bright dipolar excitons in twisted black phosphorus homostructures
本研究通过堆叠90°扭曲黑磷结构发现新型亮红外偶极激子，其具有高振子强度、线偏振可调控偶极方向、厚度可调谐偶极矩与共振能量的特点，为探索可调谐关联偶极激子提供了新平台。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling valley splitting and Polarization of dark- and bi-excitons in monolayer WS$_2$ by a tilted magnetic field
我们建立了一个全面的理论框架，重点研究单层WS $_2$中激子物种的多体效应，包括亮激子和暗激子，以及谷内和谷间双激子，以研究倾斜磁场B作用下单层WS $_2$中的谷动力学。特别是，激子布居密度和多体粒子散射的演变被认为是计算谷极化（VP）作为磁场的函数。我们发现暗激子和双激子能级的谷分裂大于亮激子的谷分裂，为-0.23 meV/T。例如，暗激子为-0.46meV/T，亮-暗谷内双激子为-0.69meV/T。此外，谷间亮-暗激子具有+0.23 meV/T的相反谷能量分裂。对于线偏振光泵浦的样品，对于不同类型的多体粒子态，VP表现出明显的磁场依赖性。其中，谷内亮暗双激子的V P随磁场的增大而增大，在B=65 T时达到近50%.另一方面，明亮的暗激子表现出消失的VP，表明长的谷弛豫时间。值得注意的是，谷间亮暗双激子显示出非常规的行为与倒VP。谷内和谷间亮-暗双激子的相反VP，加上它们的大谷分裂和长谷寿命，可能有助于它们用于量子计算的相干操纵。
2020-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of dielectric environment on the brightening of neutral and charged dark excitons in WSe$_2$ monolayer
半导体过渡金属二硫属化物的原子薄单层（ML）的介电环境影响ML中的电子带隙和激子结合能两者。我们研究了WSe $_2$ ML中中性和带电暗激子发射的面内磁场增亮效应。研究了三种介质环境中的单层膜，特别是六方氮化硼（hBN）薄片中的多层膜、沉积在hBN层上的多层膜以及镶嵌在hBN薄片和SiO $_2$ /Si衬底之间的多层膜。我们观察到中性和带电暗激子的增亮率依赖于介质环境，这可能与ML中载流子浓度水平的变化有关。此外，周围的介质，其特征在于由不同的介电常数，弱影响的相对能量的中性和带电的暗激子在参考明亮的。
2022-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect Induced Photoluminescence from Dark Excitonic States in Individual Single-Walled Carbon Nanotubes
我们发现，新的低能量的光致发光（PL）带可以创建在半导体单壁碳纳米管的强脉冲激发。新的频带归因于PL从不同的名义上的暗激子是“明亮的”，由于缺陷引起的混合状态具有不同的奇偶校验和/或自旋。单纳米管上的时间分辨PL研究揭示了亮激子的寿命显着减少后的黑暗激子的亮度。最低能量的暗态具有较长的寿命，并且与亮态不处于热平衡。
2008-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of bright and dark excitons in monolayer WSe$_2$ and heterobilayer WSe$_2$/MoS$_2$
本文利用飞秒动量显微术与多粒子建模，定量比较单层WSe₂中动量间接层内激子与WSe₂/MoS₂异质双层中杂化激子的超快动力学，揭示杂化激子能量降低、声子散射形成机制及能量对齐对声子过程效率的影响。
2023-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing the dark side of a bright exciton polariton condensate
玻色子的凝聚导致了超流性或超导性等壮观的现象。理解凝聚粒子的性质对于主动控制这种量子相位至关重要。快速的可能性出现在光-物质耦合激发的凝聚体中，例如激子极化激元，光子与类氢束缚电子-空穴对的杂化。到目前为止，只有光子分量已经解决，而即使是在凝聚态激子的存在受到了挑战。在这里，我们跟踪极化子凝聚物的物质成分，通过监测激子内太赫兹跃迁。我们研究了一个光暗激子库是如何形成和馈送简并态的。与原子气体不同，激子中的类原子跃迁在宏观基态布居上显著地重整化。我们的研究结果建立了极化激元凝聚和光子激射之间的根本差异，并为凝聚体的相干控制提供了可能性。
2016-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Brightening odd-parity excitons in transition-metal dichalcogenides: Rashba spin-orbit interaction, skyrmions, and cavity polaritons
奇数角动量激子态在过渡金属二硫属化物单层中是暗到亮的，只能通过双光子探针来解决。此外，$2p$激子态预计会显示出精细的分裂，这是由材料的特殊电子能带结构引起的，其特征在于每个谷周围的有限Berry曲率。在这项工作中，我们详细研究了光子耦合到$p$激子态，我们发现，Rashba自旋轨道相互作用或Skyrmion在过渡金属dichalcogenide基板可以利用工程师有限的光学选择规则。基础机制依赖于激子角动量与Rashba自旋轨道相互作用或Skyrmion拓扑电荷的缠绕的匹配。在光子腔中，由于光子限制，耦合增强，并且所产生的极化激子分支获得与$2p^\pm$激子的混合，从而提供了检测激子精细分裂的有用工具，并且使得奇宇称暗激子能够新颖地使用。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doping-Induced Brightening of Dark Excitons and Trions in a WSe$_2$ Monolayer
University of Warsaw（华沙大学）；Charles University（查理大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过电荷掺杂调控单层WSe$_2$中暗激子和三重态的发光行为，揭示了掺杂对载流子相互作用和稳态人口的非平凡影响。
2026-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin--flip Limited Exciton Dephasing in CdSe/ZnS Colloidal Quantum Dots
在CdSe/ZnS纤锌矿量子点中的最低亮激子的退相时间测量从5 K到170 K，并使用灵敏的三光束四波混频技术不受光谱扩散影响的激子精细结构内的密度动力学进行比较。纯退相通过声学声子占主导地位的初始动力学，其次是指数零声子线退相的109 ps在5 K，远快于10 ns激子辐射寿命。零声子线退相是由声子辅助的自旋翻转从最低亮态到暗激子态来解释的。这证实了激子寿命的温度依赖性和直接测量的亮暗激子弛豫。我们的研究结果给出了一个明确的证据，在这些纳米晶体的激子退相的物理起源。
2011-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-bottleneck enhanced exciton emission in 2D perovskites
本研究结合低温磁光测量与多粒子理论，揭示二维卤化物钙钛矿中亮激子高效发射源于声子瓶颈抑制向暗态弛豫，并提出通过亮暗能量分裂与声子能量调控发射的策略。
2023-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High efficiency dark-to-bright exciton conversion in carbon nanotubes
我们报告说，暗激子可以有一个很大的贡献，在碳纳米管的发光强度由于一个有效的激子转换从暗态到亮态。时间分辨光致发光测量被用来调查的激子的衰变动力学和扩散特性，我们得到的本征寿命和明亮的激子的扩散长度以及明亮和黑暗的激子的扩散系数。我们发现暗到亮的跃迁速率可以相当高，并且超过一半的暗激子可以转化为亮激子。状态转换率有一个大的手性依赖与家庭模式，并发现转换效率显着提高吸附在纳米管表面的空气分子。我们的研究结果表明，在低维材料的发射动力学的暗激子的非平凡的意义，并展示了潜在的工程暗到亮的转换过程中，通过使用表面相互作用。
2019-05-24 cond-mat.mes-hall
Phonon-assisted Photoluminescence from Dark Excitons in Monolayers of Transition Metal Dichalcogenides
过渡金属二硫属化合物（TMD）的光致发光（PL）光谱显示了亮激子线以下的大量发射峰，但尚未解释所有的发射峰。在这里，我们研究了声子辅助动量暗激子重组的发射轨迹。为此，我们发展了一个微观理论，描述同时激子，声子和光子相互作用，包括一致的多粒子退相。我们解释了由于亮态和暗态的不同配置，在钨基和钕基材料中亮激子下面的PL有很大不同。在良好的协议与实验中，我们表明，WSe $_2$表现出清晰可见的低温PL信号来自声子辅助动量暗激子的复合。
2019-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bright-dark exciton splitting in lead halide perovskite crystals accessed via quantum beats in photon echoes
Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Empa-Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科技与测试局）
通过光子回声中的量子拍现象研究铅卤化物钙钛矿晶体中激子的明亮-暗态分裂及其能级结构。
2026-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field mixing and splitting of bright and dark excitons in monolayer MoSe2
半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）的单层具有独特的自旋谷对比特性和非常强的激子效应，一直是人们强烈研究兴趣的主题。这些模型2D半导体具有两种基本的谷内激子物种-具有反平行自旋的光学可接近的“亮”激子和具有平行自旋的光学非活性“暗”激子。对于利用亮激子或长寿命暗激子的辐射复合的应用，理解激子基态的辐射特性并建立最低能量亮激子和暗激子之间的能量分离是必要的。在这里，我们报告了一个直接的光谱测量的暗激子单层MoSe $_2$封装在六方氮化硼。通过施加强的面内磁场，我们诱导了亮和暗激子分支的混合和分裂，这使得能够精确地光谱测定它们的能量。我们证实了激子基态的明亮特性，从更高能量的暗激子态分离1.5~meV的间隙，比以前的理论预期小得多。这些结果为进一步完善TMDC电子结构的精确理论描述提供了重要信息。
2019-05-24 cond-mat.mes-hall
Self-Trapping Enabled Highly Bright Momentum-Indirect Interlayer Excitons
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Tsinghua University（清华大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
本研究在二维钙钛矿与单层TMD异质结构中实现高亮度动量间接层间激子发射，量子产率平均达35.2%，源于激子自陷获效应，为高效激子器件提供新思路。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Multiband theory of quantum-dot quantum wells: Dark excitons, bright excitons, and charge separation in heteronanostructures
多壳层CdS/HgS/CdS量子点量子阱纳米晶体的电子，空穴和激子态的确定通过使用多带理论，其中包括价带混合，建模与6带Luttinger-Kohn哈密顿量，和非抛物线的导带。多带理论正确地描述了最近观察到的暗激子基态和最低的，光学活性，亮激子状态。电荷分离对状态被确定。以前的单带理论无法描述这些状态或解释电荷分离。
1997-09-17 cond-mat.mes-hall
Dark and Bright Excitonic States in Nitride Quantum Dots
研究了氮化物基III-V族半导体GAN和AlN量子点中激子态的形成，包括库仑和交换作用。发现对于具有正晶场分裂的纤锌矿结构的GAN量子点（QDs）和具有零晶场分裂的GAN和AlN QDs，都发生暗激子形成，并且在约40 ° C处从暗激子转变为亮激子。在负晶场分裂的纤锌矿AlN量子点中，暗激子态和亮激子态之间的分裂非常小，在15 μ m左右消失。
2004-11-30 cond-mat.mes-hall
Impact of bright-dark exciton thermal population mixing on the brightness of CsPbBr$_3$ nanocrystals
本研究通过温度依赖的时间分辨光致发光分析CsPbBr₃纳米晶的亮暗激子布居混合，发现二阶声子辅助跃迁是其衰减动力学的关键，揭示了钙钛矿纳米晶高亮度的来源。
2024-04-15 cond-mat.mes-hall
Brightening of dark excitons in monolayers of semiconducting transition metal dichalcogenides
我们提出了低温磁光致发光实验，证明了明亮的暗激子的面内磁场$B$施加到不同的半导体过渡金属dichalcogenides的单层。对于WSe $_2$和WS $_2$单分子膜，在亮激子峰以下$\sim$ 50 meV处观察到暗激子发射，并且显示出特征性的双峰结构，其强度随着$B^2$而增长，而对于MoSe $_2$单分子膜没有出现磁场诱导的发射峰。我们的实验还表明，$_2$单层膜具有暗激子基态，其暗-亮激子分裂能量为$\sim$ 100 meV。
2016-12-08 cond-mat.mes-hall
Peculiar spectra of dark and bright excitons in alloyed nanowire quantum dots
合金纳米线量子点中的激子具有独特的光谱，如这里使用原子计算所示。明亮的激子分裂仅由合金化触发，尽管圆柱形量子点的形状达到超过$15~μ$ eV，与以前的理论预测相反，但是，与实验数据一致。然而，这种分裂可以通过电场调节到低于$1$ ~ $μ$ eV阈值。暗激子光学活性也受到合金化的强烈影响，达到亮激子的显著$1/3500$分数，并具有大的面外偏振分量。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall
Measurement of the Spin-Forbidden Dark Excitons in MoS2 and MoSe2 monolayers
激子的结合能为几百毫电子伏的控制过渡金属二硫属化物单层的光学性质。因此，了解这些激子的精细结构对于了解这些2D材料的光电特性至关重要。在这里，我们测量的激子精细结构的二硫化钼和MoSe 2单层封装在氮化硼的磁光致发光光谱在磁场高达30 T。在横向磁场中进行的实验揭示了MoS2单层中自旋禁戒暗激子的增亮：我们发现暗激子出现在亮激子下方14 meV处。在倾斜磁场中进行的测量提供了中性激子精细结构的可想象的描述。实验结果与考虑交换相互作用对亮、暗激子态以及与磁场相互作用的模型一致。
2020-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dark and bright exciton formation, thermalization, and photoluminescence in monolayer transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）中的库仑相互作用非常强，导致了包括紧密束缚激子形成在内的非常丰富的多粒子物理。除了光学上可接近的亮激子态，这些材料还表现出各种暗激子。由于它们甚至可以位于亮态之下，因此它们对激子动力学、寿命和光致发光具有强烈的影响。虽然最近，暗激子态的存在已被实验证明，但这些态的起源，它们的形成和动力学尚未被揭示。在这里，我们提出了一个微观研究揭示时间和能量分辨的形成和热化的明亮和黑暗的谷内和谷间激子，以及它们对不同的TMD材料的光致发光的影响。我们表明，谷间暗激子，迄今为止广泛忽视在目前的文献中，发挥了至关重要的作用，在钨基TMD引起增强的光致发光和激子寿命在升高的温度下减少。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Hidden Spin Polarization Dynamics of Bright and Dark Excitons in 2H-WSe$_2$
本研究利用STARPES探测2H-WSe$_2$中亮、暗激子的隐藏自旋极化动力学，揭示了亮激子自旋极化的谷间散射衰减机制，及暗激子作为自旋库在范德华异质结自旋注入中的应用潜力。
2023-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strong Light-Matter Coupling in Carbon Nanotubes as a Route to Exciton Brightening
我们表明，强的光-物质耦合可以用来克服一个长期存在的问题，阻止了有效的光发射从碳纳米管。碳纳米管的名义上明亮的激子态的发光由于快速非辐射散射到具有较低能量的暗激子态而被淬灭。我们提出了一个理论分析表明，通过将碳纳米管的光学微腔的亮激子态可能会分裂成两个混合激子极化激元状态，而暗状态保持不变。对于足够强的亮激子和腔之间的耦合，我们表明，较低的极化激元的能量可能被推到暗激子的能量以下。亮激子和暗激子的相对能量的这种翻转防止暗激子淬灭发射。我们的研究结果为纳米光电子器件的能带工程提供了一种新的途径。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall
Layer degree of freedom for excitons in transition metal dichalcogenides
层状过渡金属二硫属化合物（TMDC）中含有多种强束缚激子复合物，这些复合物控制着这些材料的光学性质。除了自旋和谷，层折射率在几层厚膜中提供了额外的自由度。在这里，我们表明，在一个少层TMDC膜，导电和价带边缘状态的波函数有助于K（K '）谷在空间上被限制在交替层-产生直接（准）层内亮激子和低能量层间暗激子。根据自旋和谷配置，明亮的激子状态被进一步发现是一个相干叠加的两个层诱导的状态，一个（E型）分布在偶数层和其他（O型）在奇数层。亮激子的层内性质表现为激子结合能对少层膜的厚度的相对弱的依赖性，并且结合能在体极限中保持高达50 meV-这比常规半导体高一个数量级。从层内亮态到层间暗态的快速Stokes能量转移在光致发光峰的层依赖性加宽中提供了清晰的特征，并且在厚度超过单层的TMDC中观察到的光致发光强度的抑制中起着关键作用。
2019-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bright excitons in monolayer transition metal dichalcogenides: from Dirac cones to Dirac saddle points
在单层过渡金属二硫属化物中，已经发现了紧密结合的激子，其具有可以通过偏振选择规则光学寻址的谷赝自旋。在这里，我们表明，这个谷赝自旋强烈耦合到激子的质心运动，通过电子空穴交换。这种耦合实现了光锥内的激子（即亮激子）的手征指数I=2的无质量狄拉克锥。在中等应变下，I=2的狄拉克锥分裂成两个简并的I=1的狄拉克锥，并且在明亮的激子色散中出现具有线性狄拉克谱的鞍点。有趣的是，在结合一个额外的电子后，带电激子变成了一个大质量的狄拉克粒子，与一个大的谷霍尔效应相关联，免受谷间散射的影响。我们的研究结果指出了独特的机会，研究狄拉克物理学，与激子的光学寻址在指定的动量，能量和赝自旋。应变可调的谷轨道耦合也意味着新的结构的激子凝聚体，激子电路的新功能，和机械控制的谷赝自旋的可能性。
2014-01-03 cond-mat.mes-hall
Anomalous temperature dependence of the the spin-flip thermalization time between the dark and bright exciton states in silicon nanocrystals
用时间分辨荧光光谱研究了硅纳米晶。激光激发后，亮和暗激子基态能级随机分布，但随后的衰减曲线显示这些能级之间的热化。特征热化时间被发现是约100 ns的温度低于100 K，并令人惊讶地增加更高的温度。使用一个简单的两态模型的明亮和黑暗的激子基态的衰减曲线进行了分析。
2009-09-10 cond-mat.mes-hall
Correlation and dephasing effects on the non-radiative coherence between bright excitons in an InAs QD ensemble measured with 2D spectroscopy
利用二维傅里叶变换光谱研究了InAs量子点系综中亮激子的交换介导精细结构分裂。通过监测亮态之间的非辐射相干性，我们发现精细结构分裂随着激子发射能量的增加以0.1 $μ$ eV/meV的速率减小。退相率相比，人口衰减率揭示，纯退相导致激子光学相干衰减速度比在低温下的辐射极限，独立的激发密度。亮态跃迁能量的波动几乎是完全相关的，保护了非辐射相干性不受带间退相机制的影响。
2012-12-31 cond-mat.mes-hall
Direct Observation of Dark Excitons in Individual Carbon Nanotubes: Role of Local Environments
我们报道了在磁场中通过低温显微光致发光光谱直接观察到单壁碳纳米管中自旋单重态暗激子态。沿着纳米管轴向施加高达5 T的磁场，使暗态变亮，导致新的发射峰的出现。该峰的强度随着电场的增加而迅速增加，以牺牲最初占主导地位的亮激子峰为代价，并最终在电场$>$ 3 T处变为主导。这种行为，普遍观察到的50多个不同的手性纳米管，可以定量地解释，通过一个模型，将Aharonov-Bohm效应和谷间库仑混合，明确证明暗激子的存在。直接测量的暗-亮分裂值为1-4毫电子伏的管直径为1.0-1.3纳米。分裂值的分散强调了纳米管周围的局部环境在确定单壁碳纳米管的激子精细结构中的作用。
2008-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cavity-control of bright and dark interlayer excitons in van der Waals heterostructures
单层（ML）过渡金属二硫属化物（TMD）集成在光学微腔主机激子极化激元作为一个标志的强光-物质耦合制度。类似的概念，混合轻物质系统采用空间间接激子与永久的电偶极矩在异质双层（HBL）晶体的承诺实现激子极化激元气体和凝聚体与immersed偶极相互作用。在这里，我们确定了空间间接的动量明亮和动量暗层间激子的垂直MoSe $_2$ -WSe $_2$异质结构的光学签名和实施腔控制的激子流形。我们的实验量化的强度轻物质耦合为零和有限动量激子驻留在莫尔超晶格的TMD HBLs，并表明这两个激子物种容易受到Purcell增强腔修改的光子环境。我们的结果形成的基础上，偶极激子极化激元气体和凝聚体的混合腔-范德华异质结构系统的进一步发展。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall
Probing the bright exciton state in twisted bilayer graphene via resonant Raman scattering
双层石墨烯的能带结构是可调的，通过在两层之间引入相对扭转角，解锁了奇异相，如超导体和莫特绝缘体，并为新物理学提供了肥沃的土壤。在大约10°的中间扭转角下，高度简并的电子跃迁杂化形成激子态，这在金属系统中是非常不寻常的现象。我们使用共振拉曼散射测量来探测亮激子模式，以跟踪石墨烯拉曼G峰的强度的演变，对应于E2 g声子。通过低温冷却的样品，我们能够解决作为激发能的函数的G峰强度演化中的入射和出射共振，作为拉曼过程中的中间态的亮激子的突出表现。对于扭转角为8.6°的样品，我们报道了一个弱的温度依赖的共振增宽$γ$ ${\approx}$ 0.07 eV。在小的非均匀加宽的限制下，所观察到的$γ$在存在由用于拉曼测量的光脉冲激发的电荷和激子的情况下将亮激子散射寿命的下限设置为10 fs，这受限于石墨烯中的快速激子-激子和激子-电荷散射。
2021-06-24 cond-mat.mes-hall
Optical fingerprint of bright and dark localized excitonic states in atomically thin 2D materials
点缺陷、局部应变或杂质可以对原子级薄的二维材料的光学响应产生关键影响，因为它们为激子提供捕获电势。这些被捕获的激子在光致发光光谱中作为新的共振出现在亮激子下方，甚至可以用于单光子发射。虽然在确定性引入缺陷方面取得了很大进展，但关于它们对2D材料光学指纹的影响知之甚少。在这里，基于微观的方法，我们揭示了本地化的亮激子态的直接签名以及本地化的动量暗激子的间接声子辅助边带。局域激子的可见性强烈地依赖于温度和无序势宽度。这导致在不同的制度，其中无论是明亮或黑暗的本地化状态是占主导地位的光谱。我们追溯这种行为之间的相互作用无序诱导的激子捕获和谷间激子-声子散射过程。
2019-08-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dark-bright excitons mixing in alloyed InGaAs self-assembled quantum dots
量子点可以说是光学可访问的基于自旋的量子比特的最佳平台之一。扩展量子位存储时间的首要需求可以通过使用量子点限制的暗激子来满足：具有平行自旋的长寿命电子空穴对。尽管它的名字是暗激子，但它的发光很弱，可以直接测量。这种旋光性的起源在很大程度上仍未被探索。在这项工作中，使用原子紧束缚方法结合组态相互作用的方法，我们证明了原子尺度的随机性强烈影响暗激子的振子强度限制在自组装的圆柱形InGaAs量子点，无需刻面或形状伸长。我们表明，这一过程是由两种机制介导的：混合暗和亮的配置交换相互作用，以及同样重要的外观的非零光学过渡矩阵元素，否则对应于名义上禁止过渡在非合金的情况下。合金的随机性对亮激子态和暗激子态的能量、发射强度和偏振角都有重要影响。我们的结论是，由于原子尺度的合金随机性，找到所需的暗激子特性的点可能需要探索一个大的合奏，类似于如何选择低亮激子分裂的点纠缠产生。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall
Interplay of Excitonic Complexes in $p$-Doped WSe$_2$ Monolayers
可变掺杂的WSe $_2$单分子膜是研究二维激子复合物的理想体系。在这里，我们发现，从明亮的中性激子的最强的光致发光发生在中等$p$掺杂水平，由于从正暗trions的信号迅速减少，从正亮trions的信号缓慢增加，随着$p$浓度的增加。我们解释了我们的观察与一个定性的模型，在该模型中，明亮的激子到暗复合物的散射率增强的激子本地化，而散射率到积极的明亮trions增加与$p$掺杂水平。
2020-02-26 cond-mat.mes-hall
Brightening of dark excitons in a single quantum dot containing a single magnetic ion
提出了一种研究量子点暗激子跃迁的新方法。当激子态与单个磁性杂质（锰离子）耦合时，允许暗激子的光学复合。结果表明，当与磁性离子的交换相互作用伴随着与量子点的面内各向异性有关的重-轻空穴态的混合时，有效的辐射复合是可能的。暗激子复合是锰自旋取向的有效通道。
2010-06-08 cond-mat.mes-hall
Theory of In-Plane-Magnetic-Field-Dependent Excitonic Spectra in Atomically Thin Semiconductors
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；University of Münster（明斯特大学）；Justus-Liebig-Universität Gießen（吉森大学）
本研究提出在原子薄半导体中，平面磁场通过诱导自旋明亮与暗态激子跃迁的混合，导致自旋暗态激子明亮化，并揭示了其光谱特征的复杂相互作用。
2026-02-13 cond-mat.mes-hall
Dark-exciton driven energy funneling into dielectric inhomogeneities in two-dimensional semiconductors
二维过渡金属二硫属化物半导体（2D TMD）的光电和输运性质极易受到外部扰动的影响，从而能够通过合成后修饰来精确定制材料功能。在这里，我们表明，称为纳米气泡的纳米级不均匀性，可用于应变和，侵入性较小，介电调谐的双层二硫化钨（WSe 2）中的激子输运。我们使用超灵敏的时空分辨光学散射显微镜直接成像激子输运，揭示了介电纳米气泡在室温下的激子捕获和捕获激子是令人惊讶的高效，即使明亮激子的能量受到的影响可以忽略不计。我们的观察结果表明，激子functionalities在介电不均匀性驱动的动量间接（暗）激子的能量更敏感的介电扰动比明亮的激子。这些结果揭示了一种新的途径，以控制激子输运在二维半导体具有特殊的空间和能量精度，使用暗态能量景观的介电工程。
2022-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron teleportation between quantum dots using virtual dark exciton
在这里，我们提出了一种机制，通过一个虚拟的亮激子到暗激子的转换量子点之间的传送电子。这种机制依赖于两个复合玻色子的相互作用：一对自旋相反的电子，被困在两个点中，一对电子-空穴在自由激子中耦合到未吸收的泵浦脉冲，这使得它“明亮”但虚拟。这个明亮的激子首先通过释放它的电子并通过与被捕获的电子对交换库仑过程窃取具有相反自旋的被捕获的电子而变“暗”。第二步，暗激子带着它的电子“飞”到另一个点，在那里它又变亮了，这是一个逆过程。我们最近介绍的复合玻色子多体效应的“湿婆神”启发了这种理解。
2006-04-05 cond-mat.mes-hall
Photoluminescence kinetics of dark and bright excitons in atomically thin MoS$_2$
激子光谱的精细结构，包含光学允许（亮）和禁止（暗）激子状态，决定了纳米结构中的辐射效率。我们研究了时间分辨的微观光致发光在MoS $_2$单层和双层，无应变和压缩应变，在很宽的温度范围内（10-300 K）区分激子状态光学允许和禁止，无论是在自旋和动量，以及估计其特征衰减时间和贡献的总辐射强度。衰减时间被发现，无论是增加或减少，随着温度的升高，表示最低的明亮或最低的黑暗状态，分别。我们的结果明确地表明，在无应变的单层，自旋允许的状态是最低的一系列的A激子（1.9 eV）与暗态是< 2 meV高，分裂能量可以增加几倍，在压缩。相反，在双层（1.5 eV）的间接激子系列中，自旋禁阻态是最低的，低于亮态约3 meV。应变对激子光谱的强烈影响可以解释公布的数据之间的大的散射，并且必须考虑到实现所需的光学性质的2D MoS $_2$。
2021-08-03 cond-mat.mes-hall
Giant Fine Structure Splitting of the Bright Exciton in a Bulk MAPbBr$_3$ Single Crystal
半导体中激子精细结构的分裂反映了晶体和量子限制的基本对称性。由于后一个因素强烈增强了交换相互作用，大多数工作都集中在纳米结构上。在这里，我们报告的第一个观察到的明亮的激子精细结构分裂的大块半导体晶体，量子限制的影响可以被特别排除，获得材料的固有特性。详细研究了块状甲基铵三溴化铅单晶的激子光致发光和反射光谱，发现其零磁场分裂高达$\sim 200μ$ eV。这一结果提供了一个重要的出发点，在钙钛矿纳米晶体中观察到的大明亮的激子精细结构的起源的讨论。
2019-09-13 cond-mat.mes-hall
Dark-Bright Exciton Splitting Dominates Low-Temperature Diffusion in Halide Perovskite Nanocrystal Assemblies
本文研究卤化物钙钛矿纳米晶组装体中的激子输运，发现纳米晶尺寸通过暗-亮激子劈裂在低温下主导扩散抑制，高温下大尺寸反而不利，强调设计中须重视尺寸因素。
2024-01-17 cond-mat.mes-hall
Sub-nm range momentum-dependent exciton transfer from a 2D semiconductor to graphene
Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；CNRS, Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg（法国国家科学研究中心，斯特拉斯堡材料物理与化学研究所）；Université de Toulouse, INSA-CNRS-UPS, LPCNO（图卢兹大学，INSA-CNRS-UPS，LPCNO）；Research Center for Functional Materials, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构功能材料研究中心）；International Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构国际纳米结构材料中心）
研究通过时间分辨光致发光光谱揭示了二维半导体与石墨烯异质结中激子转移机制，发现亚纳秒级转移时间及层间距离对转移过程的影响，揭示了电荷隧穿在激子动力学中的主导作用。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical orientation of the homogeneous non-equilibrium Bose-Einstein condensate of bright excitons (polaritons)
本文建立了一个描述激子极化激元的均匀玻色-爱因斯坦凝聚体的非平衡赝自旋动力学的简单模型。它解释了在外部磁场中的非平衡极化激元凝聚体的自旋分裂的抑制，光学对准，以及对准到极化激元取向的转换。结果表明，在没有外场的情况下，极化激元的非平衡凝聚体也可能出现自发圆极化和自旋分裂的增强。
2012-07-09 cond-mat.mes-hall
Bright excitons with negative-mass electrons
束缚电子-空穴激子态通常不期望形成具有负有效质量的电荷。我们确定这样的激子在一个单一的层的半导体WSe 2，在那里他们引起窄带上转换的光致发光在紫外线，在能量为1.66 eV以上的第一带边激子跃迁。负的能带曲率和强的电子-声子耦合导致在光致发光光谱中具有等距峰的级联声子级数，可分辨到第九阶。从头计算GW-BSE计算与完整的电子-空穴相关揭示和解释的混合物的上导带状态，这个复杂的多体激发：一个光学明亮，束缚激子共振与半导体连续。这种激子负责原子类量子干涉现象，如电磁感应透明。由于能带曲率可以通过压力或应变来调节，因此合成具有无限约化质量的奇异准粒子（如平带激子）变得可行。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall
Fine Structure and Lifetime of Dark Excitons in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
光学暗激子和亮激子之间的复杂相互作用决定了过渡金属二硫属化物单分子膜中的光-物质相互作用。我们在面外磁场Bz中用光谱法对WSe 2单分子膜中的“自旋禁戒”暗激子进行了详细的研究。与群论分析的理论预测一致，磁光致发光实验揭示了两个暗激子态之间的零场分裂$δ=0.6 \pm 0.1$ meV。低能态在Bz=0时是严格偶极禁戒的（完全暗），而高能态部分耦合到具有z偏振的光（“灰色”激子）。首次用时间分辨光致发光法测定了过渡金属二硫属化物单分子膜中的暗中性激子寿命$τ_D$。我们测量了灰色激子态的$τ_D \sim 110 \pm 10$ ps，即在T=12 K时比亮中性激子的辐射寿命长两个数量级。
2018-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long-lived populations of momentum- and spin-indirect excitons in monolayer WSe$_2$
过渡金属二硫属化合物单层膜是研究激子配合物多体相互作用的一个很有前途的平台。在单层二硒化钨中，基态激子是暗的（自旋间接），并且谷简并允许低能量暗动量间接激子形成。暗激子物种和光学可及的亮激子（X）之间的相互作用可能在确定X在高功率下的光学性质以及限制可以实现的最终激子密度方面发挥重要作用，但迄今为止对这些相互作用知之甚少。在这里，我们证明了长寿命的密集人口的动量间接谷间（$X_K$）和自旋间接谷内（D）暗激子的时间分辨光致发光测量（Tr-PL）。我们的研究结果揭示了一个有效的态间转换之间的X到D激子通过自旋翻转过程和一个之间的D和$X_K$激子的交换相互作用介导的（D + D到$X_K$ + $X_K$）。此外，我们还观察到由于$X_K$激子的强激子屏蔽，X激子的持续红移，其响应时间在亚ns的时间尺度内，揭示了非平凡的态间激子-激子相互作用。我们的研究结果提供了一个新的洞察亮和暗激子之间的相互作用，并指出一种可能性，采用暗激子研究激子凝聚和valleytronics。
2020-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic brightening of light-like excitons in a monolayer semiconductor
本文通过高达±25T的磁光致发光光谱研究单层WSe₂，发现磁场诱导亮有质量激子与准暗类光激子耦合，使类光激子增亮并表现为蓝移发射峰。
2025-08-19 cond-mat.mes-hall
Bright-exciton fine structures splittings in single perovskite nanocrystals
虽然外延量子点（QD）和胶体纳米晶体（NC）都是量子限制的半导体纳米结构，但到目前为止，它们在低温下表现出截然不同的激子精细结构分裂（FSS）。单量子点的光致发光（PL）主要是由亮激子的FSS，而它是亮和暗激子之间的能量分离，通常被称为在一个单一的NC的FSS。在这里，我们表明，在单一的钙钛矿CsPbI 3纳米碳合成的胶体方法，一个明亮的激子FSS高达数百μeV，可以解决两个正交和线性偏振的PL峰。当单个CsPbI 3 NC被光充电以消除电子-空穴交换相互作用时，这种PL双峰可以切换到单峰。上述研究结果为在可见光范围内探测半导体纳米结构的激子和自旋动力学提供了一个有效的平台，在纠缠光子对源和量子信息处理等方面具有广泛的应用前景。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Layer-dependent exciton polarizability and the brightening of dark excitons in few-layer black phosphorus
本文通过频率分辨光电流测量确定了3至11层黑磷的层数依赖激子极化率，揭示了载流子屏蔽效应及电场下暗激子的亮化现象，为少层黑磷光电子应用奠定基础。
2023-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Momentum-Dark Intervalley Exciton in Monolayer Tungsten Diselenide Brightened via Chiral Phonon
反转对称破缺和三重旋转对称性赋予了单层过渡金属二硫属化物（TMDCs）中强激子的谷自由度，可用于谷电子学应用。然而，激子的短寿命极大地限制了可能的应用。相比之下，暗激子可以是长寿命的，但不一定具有谷自由度。在这项工作中，我们报告的动量暗，谷间激子在单层WSe 2通过低温磁光致发光（PL）光谱的识别。有趣的是，谷间激子通过在布里渊区的角落（K点）的手征声子的发射而变亮，并且声子的赝角动量（PAM）被转移到发射的光子以保留谷信息。手征声子能量被确定为~ 23 meV，基于实验提取的交换相互作用（~ 7 meV），与理论预期的24.6 meV非常吻合。具有谷自由度的长寿命谷间激子为谷电子学增加了一个激发准粒子，而手征声子与谷间激子之间的耦合为谷自旋操纵提供了场所.
2019-11-28 cond-mat.mes-hall
Excitonic linewidth and coherence lifetime in monolayer transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）是一类具有很强的库仑相互作用和光-物质相互作用的直接带隙半导体。后者解释了紧密束缚的激子，其主导了这些技术上有前途的材料的光学性质。除了光学上可接近的亮激子，这些系统还表现出各种暗激子态。它们在光谱中是不可见的，但可以强烈地影响相干寿命和来自亮激子态的发射的线宽。在最近的一项研究中，已经证明了这种暗态存在的实验证据，以及它们对TMD中光发射的量子效率的强烈影响。在这里，我们揭示了激子相干寿命的微观起源在两个代表性的TMD材料（WS $_2$和MoSe $_2$）在一个联合研究结合微观理论与光学实验。我们表明，激子相干寿命是由声子诱导的谷内和谷间散射到暗激子态。值得注意的是，根据理论预测，我们发现一个有效的激子弛豫WS $_2$通过声子发射在所有温度下。
2016-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band-edge Exciton States in a Single-walled Carbon Nanotube Revealed by Magneto-optical Spectroscopy in Ultra-high Magnetic Field
报道了单手性单壁碳纳米管第一、第二子带跃迁的高场磁光研究。在第一和第二子带之间，亮和暗激子态之间的有序性和相对能量分裂是相反的。我们验证了零动量暗单态激子位于亮激子之下的第一子带跃迁，而对于第二子带跃迁，它被发现具有比亮激子态更高的能量。在高达190 T的超高磁场中，这种特殊的激子结构的效应表现为独特的Aharonov-Bohm分裂。
2013-06-18 cond-mat.mes-hall
