The role of excitons and trions on electron spin polarization in quantum wells
研究了远程n-杂质半导体量子阱中电子自旋极化在连续光激发下的时间演化。掺杂区允许我们获得必要的过量自由电子以形成三电子。我们考虑了自由电子、激子和三电子能级的电子共振光激发。研究了光激发能量密度和掺杂浓度的相对影响。为了得到不同物种的二维密度演化，我们通过矩阵密度形式进行了动力学计算。结果表明，自由电子能级的光激发导致较高的自旋极化。此外，我们还发现，增加光激发能或减少掺杂增强自旋极化。
2011-03-03 cond-mat.mtrl-sci
What is the signature of a trion in photoemission?
Yale University（耶鲁大学）；Stony Brook University（石溪大学）
研究三重激子在单层过渡金属二硫化物中的ARPES特征，揭示其与激子的能谱差异及自旋态探测机制。
2025-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Neutral and Charged Excitons in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
我们提出了一个微观理论的中性激子和带电激子（trions）在单分子膜的过渡金属dichalcogenides，包括二硫化钼。我们的理论是基于激子和trions的有效质量模型，参数化从头计算，并纳入适当的治疗筛选在两个维度。计算的激子结合能与基于Bethe-Salpeter方程的高水平多体计算结果吻合得很好。此外，我们的计算更复杂的trion物种比较非常有利的最近的实验测量，并提供原子洞察的微观特征，确定trion结合能。
2013-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Three-particle correlation from a Many-Body Perspective: Trions in a Carbon Nanotube
三个相关粒子的三子态（例如，两个电子和一个空穴）对于理解掺杂或门控纳米结构（如碳纳米管或过渡金属二硫属化物）的光谱是必不可少的。我们开发了一个理论上的多体描述这样的关联态使用从头算方法。它可以被视为广泛使用的$GW$方法和Bethe-Salpeter方程的扩展，从而允许与激子直接比较。我们将这种方法应用于半导体（8，0）碳纳米管，并发现最低的光学活性trions红移$\sim 130$毫电子伏相比，激子，证实了类似的管的实验结果。此外，我们的方法提供了详细的见解的物理性质的trion状态。在原型碳纳米管中，我们发现了各种不同的激发，讨论了光谱，能量组成，和相关的波函数。
2016-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-linear diffusion of negatively charged excitons in WSe2 monolayer
研究了带负电荷的激子在WSe2过渡金属二硫属化物单分子膜中的扩散过程。我们测量了这些激子复合物的时间分辨光致发光空间分布，这些激子复合物表现出非线性扩散过程，具有有效的负扩散行为。具体来说，我们研究的两个带负电荷的明亮的激子（谷间和谷内trion）以及暗trion的动态。时间的演变使我们能够确定不同的激子物种的相互作用：三离子物种出现后，中性激子的，符合双分子形成机制。使用实验观察，我们提出了一个现象学模型，表明两个种群的共存：第一个表现出快速和有效的扩散机制和第二个较慢的动态和效率较低的扩散过程。这两个贡献可以归因于热和冷的trion人口。
2022-08-01 cond-mat.mtrl-sci
The dielectric impact of layer distances on exciton and trion binding energies in van der Waals heterostructures
单层过渡金属二硫属化物（TMD）和范德华异质结构的电学和光学性质强烈地受其介电环境的影响。在每一层中，库仑相互作用的场线被相邻的材料屏蔽，这降低了单粒子带隙以及激子和三重子的结合能。通过结合半导体多粒子方法的电介质异质多层环境的静电模型，我们证明了电子和光学性质是敏感的原子尺度上的层间距离。光谱测量结合直接解决方案的三粒子薛定谔方程揭示了正确预测最近测得的层间距离的trion结合能。
2017-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Optical Tuning of Exciton and Trion Emissions in Monolayer Phosphorene
单层磷烯提供了一个独特的二维（2D）平台，以研究激子和trions（带电激子）的基本动力学在减少的维度。然而，由于其高度不稳定性，单层磷烯的明确识别一直是难以捉摸的。因此，许多重要的基本性质，如激子动力学，仍然未被探索。我们报告了一种快速，非侵入性，高精度的方法，基于光学干涉法来确定磷烯的层数，并确认可靠的光致发光测量的结果。此外，我们成功地探讨了激子和trions在单层磷分子通过控制在一个相对较低的激发功率范围内的光载流子注入的动力学。基于我们测量的光学带隙和先前测量的电子能隙，我们确定了SiO2/Si衬底上单层磷烯的激子结合能为~0.3 eV，这与理论预测吻合得很好。在单层磷烯中首次观察到~100 meV的巨大的trion结合能，其比过渡金属二硫属化物（TMD）单层半导体（如MoS 2）高约5倍。单层磷烯中激子发射的载流子寿命测量为~220 ps，这与其他2D TMD半导体中的激子发射寿命相当。我们的研究结果开辟了新的途径，探索基本现象和新颖的光电应用单层磷烯。
2015-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of trion formation in GaAs quantum wells
我们提出了一个双通道机制形成的带电激子（trions），它们是通过双和三分子过程。这直接意味着带负电和带正电的激子共存于量子阱中，即使在没有过量载流子的情况下。该模型被应用到一个时间分辨的光致发光实验上进行的一个非常高品质的InGaAs量子阱样品，其中的光致发光的贡献在能量的trion，激子和在带边可以清楚地分离和跟踪在很宽的时间和密度范围。解释了杂质半导体中激子辐射衰减时间的理论值与实验值之间的差异。
2007-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Dielectric Environment on Trion Emission from Single-Walled Carbon Nanotube Networks
Trions是在存在载流子（空穴或电子）的情况下，在低维半导体的光或电激发时形成的带电激子。从半导体单壁碳纳米管（SWCNT）的三电子发射发生在近红外和在较低的能量相比，各自的激子。它可用作SWCNT样品和器件中过量载流子存在的指示剂。激子和激子对纳米管周围的电介质都非常敏感，这影响了它们在光电子器件中的应用。在这里，不同的介电材料的激子和trion发射从静电掺杂网络的聚合物分选（6，5）单壁碳纳米管顶栅场效应晶体管的影响进行了研究。所观察到的空穴和电子积累的激子和激子发射能量和强度的差异不能用不同介电材料的极化率或屏蔽特性来解释，但它们显示出对电荷捕获特性的明显依赖性。电荷局部化（电介质捕获空穴或电子）减少激子猝灭、发射蓝移和三电子形成。基于所观察到的载流子类型和介电材料依赖性变化，三电子与激子发射的比率和激子蓝移不适合作为碳纳米管掺杂水平的定量度量。
2023-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Well separated trion and neutral excitons on superacid treated MoS2 monolayers
基于过渡金属二硫属化合物单层（ML）的光电子学和自旋光电子学的发展需要具有有效光发射和明确跃迁能的材料。在剥离的MoS2 MLs的光致发光（PL）光谱，即使在低温下通常由广泛的，重叠的贡献，从中性的，带电的激子（trions）和本地化的状态。在这里，我们表明，在超强酸处理的二硫化钼ML的PL强度增加了高达60倍，在室温下。中性和带电激子跃迁光谱分离PL和反射率在T=4 K，与中性激子的线宽为15毫电子伏，但具有类似的强度相比，在剥离的ML在相同的温度下。时间分辨实验揭示皮秒复合动力学分析分别为带电和中性激子发射。使用手性带间选择规则，我们证明了光诱导的谷极化的复合物和谷相干只有中性激子。
2016-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Two- and Three-Particle Complexes with Logarithmic Interaction: Compact Wave Functions for Two-Dimensional Excitons and Trions
本文针对二维TMDCs中的激子与三激子，构建对数相互作用下的紧致波函数，实现高精度能量与抗磁位移计算，并评估三激子束缚能及短程结构。
2023-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Radiative Lifetimes of Excitons and Trions in Monolayers of Metal Dichalcogenide MoS2
我们目前的结果激子和trions在一个单层的金属二硫属化物二硫化钼的辐射寿命。小的激子半径和大的激子光振子强度导致具有小的面内动量并耦合到辐射的激子的辐射寿命在0.18-0.30 ps范围内。热分布激子的平均寿命线性地依赖于激子温度，并且在小温度下可以在几皮秒范围内，在室温附近可以超过一纳秒。定域激子的寿命在相同的范围内，并且寿命随着定域长度的减小而增加。氚子的辐射寿命在几百皮秒的范围内，并且随着氚子动量的增加而增加。热分布的trions的平均寿命增加的trions温度作为trions获得热能和更大的动量。我们希望我们的理论结果适用于大多数其他2D过渡金属二硫属化物。
2015-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prolonging Valley Polarization Lifetime through Gate-Controlled Exciton-to-Trion Conversion in Monolayer Molybdenum Ditelluride
单层2D半导体由于通过螺旋度特定光束的谷寻址能力而为谷电子学提供了有吸引力的选择。但是激子的短谷寿命阻碍了潜在的谷电子应用。在本文中，我们展示了一种延长谷寿命的策略，通过有效的栅极控制，并利用更长的谷寿命的激子比激子的trions转换激子。在连续波实验中，我们发现谷极化随着栅极电压远离电荷中性而增加，谷极化的程度从接近零增加到激子的38%和trions的33%。这是首次在没有磁场的情况下成功观察到MoTe 2的谷极化。在泵浦-探测实验中，我们发现当栅电压偏离电荷中性时，激子的谷间散射过程被显著抑制，散射时间从0.85 ps到~ 2.17 ps。相比之下，trions的谷间散射率增加，由于增加的可用性的伙伴电荷trion自旋翻转，与散射时间从1.39 ns下降到100 ps远离电荷中性。有趣的是，我们的研究结果表明，尽管加速谷间散射，trion极化度增加，由于极化trion产生从激子到trion转换超越谷间trion散射。重要的是，有效的激子到三振子转换改变了占主导地位的去极化机制。其结果是，谷寿命显着提高了1000倍，从激子到trions在电荷中性。我们的研究结果揭示了激子和激子的去极化动力学和各种去极化通道的相互作用，并提供了一个有效的策略，延长谷极化。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Relaxation and darkening of excitonic complexes in electrostatically-doped monolayer semiconductors: Roles of exciton-electron and trion-electron interactions
我们提出了单层WSe $_2$中的光致发光测量，指出了带电粒子和激子复合物之间相互作用的重要性。理论分析突出了交换散射所发挥的关键作用，指的情况下，其中的颗粒组成的复杂的变化后的相互作用。例如，交换散射使单层WSe $_2$中的亮激子复合物变暗，这是由于该材料中的独特谷自旋构型。除了热激子复合物与电子或空穴相互作用后的超快能量弛豫外，我们的分析还揭示了这种单层半导体光致发光中常见的几个关键特征。特别地，我们可以理解为什么当单层是空穴掺杂而不是电荷中性或电子掺杂时，中性亮激子的光致发光强度最强。或者是电子一加到单层上，带负电荷的激子（trions）的光致发光强度就急剧增加的原因。为了自洽地解释这些发现，我们进一步研究了不同激发能下的光致发光光谱，并分析了难以捉摸的间接激子的行为。
2021-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Trion emission from frozen p-n junctions in networks of electrolyte-gated (6,5) single-walled carbon nanotubes
我们展示了激子和带电激子（trion）电致发光从冻结pn结在网络的聚合物排序，半导体（6，5）单壁碳纳米管。采用离子液体的电解质门控以实现在低施加电压下在纳米管网络中注入和积累高密度的空穴和电子。静态pn结结是通过在双极状态下将器件冷却到离子液体的熔点以下而形成的。这些冻结的结显示出类似二极管的整流，并使电子空穴复合和近红外电致发光在受控条件下的调查。激子和红移的三电子发射对电致发光光谱的贡献受pn结形成的初始参数（平衡或非平衡）和外加偏压的影响，但不依赖于温度（30-200 K）。发现沿着固定结的倾斜电势分布以及因此复合区内的过量载流子的数量主要决定发射强度和观察到的激子与激子的比率。
2022-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Inter-layer charge transport controlled by exciton-trion coherent coupling
带电激子（trion）在其辐射复合之前的电操纵和检测的可能性使其有望成为激子器件。利用几层石墨烯/单层WS $_{2}$ /单层石墨烯垂直异质结，我们报道了由相干形成的三电子态介导的从顶部几层石墨烯到底部单层石墨烯的层间电荷输运。这是通过使用共振激发和改变样品温度来实现的，WS $_{2}$带隙中的所得变化允许我们以高光谱分辨率扫描激子-三振子光谱重叠周围的激发。通过将异质结处的垂直光电流和原位光致发光特征与激发光谱位置的函数相关联，我们表明：（1）由于增强掺杂，即使在高达463 K的温度下，trions在结处也异常稳定，并且（2）光电流是由于通过激子-trion相干耦合超快速形成trion，然后是其快速层间传输而产生的。三电子的相干形成、高稳定性、垂直输运和电探测的证明，标志着向室温三电子学迈进了一步。
2019-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multipath optical recombination of intervalley dark excitons and trions in monolayer WSe$_2$
已知过渡金属二硫属化物（TMD）中的激子和激子（或激子-极化子）主要通过谷内跃迁衰减。电子空穴复合跨越不同的山谷也可以发挥重要作用的激子动力学，但谷间跃迁很少观察到单层TMD，因为他们违反了动量守恒。在这里，我们揭示了暗激子和trions通过一个以上的路径在单层WSe $_2$谷间复合。我们观察到谷间暗激子，它可以通过缺陷散射或手征声子发射的帮助下复合。我们还发现，一个trion可以在两个不同的路径衰减-通过intravalley或intervalley电子空穴复合-到两个不同的最终谷态。虽然这两条路径都是能量简并的，但我们可以通过在磁场作用下提升谷简并来区分它们。此外，谷内和谷间的三振子跃迁分别耦合到带中心和带角的手征声子，产生不同的声子副本。暗激子和trions观察到的多径光学衰减提供了很多洞察trions的内部量子结构和复杂的激子相互作用与缺陷和手性声子在单层谷半导体。
2020-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absorption of Light by Excitons and Trions in Monolayers of Metal Dichalcogenide MoS$_{2}$: Experiments and Theory
测量了金属二硫属化物MoS $_{2}$单分子膜中激子和三电子的吸收光谱和电导率，并与理论模型进行了比较。我们的研究结果表明，Wannier-Mott模型的激子，修改帐户小激子半径和大激子的相对波函数在动量空间中的传播，相空间阻塞由于泡利排斥掺杂材料，和波矢依赖的介电常数，给出的结果与实验吻合得很好。测得的激子光吸收光谱是用来获得实验估计的激子半径落在$7-10Å$范围内，并同意与理论。测得的trion光学吸收光谱被用来获得的trion半径，也同意与理论值。激子和trion半径的测量值对应于结合能，其与从第一性原理计算获得的值非常一致。
2014-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Component exchange theory of trions
本文提出trion的组分交换理论，将trion视为激子与电子的有效两体系统，并建立Bethe-Salpeter方程，揭示组分交换机制导致束缚trion态的形成，且无需额外参数即可获得相近结合能。
2024-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Interacting many-body systems in quantum wells: Evidence for exciton-trion-electron correlations
研究了CdTe调制掺杂量子阱中激子复合物的非线性光学动力学性质，这是由于激子、三电子和电子之间的多体相互作用引起的。这些研究的时间和光谱分辨泵浦探测实验。结果表明，激子引起的非线性与三子引起的非线性不同，而且它们之间是相互关联的。我们认为这些细微差别的主要来源是通过相空间填充和短程费米子交换的泡利不相容原理。
2004-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Counterdirectional Exciton and Trion Motion in Applied Electric Field
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；East China Normal University（华东师范大学）；Sharpsville Area Senior High School（夏普斯维尔地区高中）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究带电激子复合体实空间输运动力学，通过光学观测发现电场下三重子运动及对中性激子的反作用，揭示混合激子流体非平衡输运机制，为成像复杂带电准粒子动力学建立途径。
2026-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exciton and trion dynamics in atomically thin MoSe2 and WSe2: effect of localization
本文详细研究了自然掺杂的MoSe_2和WSe_2单原子层在上述带隙激光激发下激子和三电子动力学随温度的变化。通过结合时间积分和时间分辨的光致发光（PL）光谱，我们显示了激子和trion本地化的重要性，在这两种材料在低温下。我们还揭示了在更高的温度下，激子和trion的热能超过典型的本地化能量的离域激子复合物的过渡。这是伴随着强烈的变化，PL包括抑制的trion PL和减少的trion PL寿命，以及显着的变化中性激子的PL强度的温度依赖性和外观的一个显着的缓慢PL衰减组件。在这里研究的MoSe 2和WSe 2中，观察到发生这种强烈变化的温度分别在100和200 K左右，与它们在T~ 10 K时8和20 meV的非均匀PL线宽一致。所观察到的行为是MoSe 2和WSe 2中亮激子和暗激子的特定能量排序、样品掺杂、trion和激子本地化以及各种温度依赖性非辐射过程的影响之间复杂相互作用的结果。
2016-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Control of Interlayer Excitons and Trions in WSe$_2$/Mo$_{0.5}$W$_{0.5}$Se$_2$ Heterobilayer via Tunable Near-Field Cavity
在过渡金属二硫属化物（TMD）异质双层中出现的光诱导激子过程，层内和层间激子的耦合、退相和能量转移为光子晶体器件提供了新的机会。然而，由于相关的空间异质性程度很大，理解和控制它们在纳米尺度上复杂的竞争相互作用仍然是一个挑战。在这里，我们使用多功能尖端增强光致发光（TEPL）光谱法对WSe $_2$ /Mo $_{0.5}$ W $_{0.5}$ Se $_2$异质双层中的层内和层间激子过程进行了全面的动态控制。具体来说，我们以可逆的方式控制辐射复合路径和发射速率、电子带隙能量以及中性到带电激子的转换，空间分辨率<20 nm。这是通过尖端诱导工程的金尖异质双层距离和层间距离，GPa规模的局部压力，等离子体激元热电子注入分别，同时光谱TEPL测量。这种独特的纳米光电机械控制方法为开发基于TMD异质双分子层的多功能纳米激子器件提供了新的策略。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Fine structure of the band edge excitons and trions in CdSe/CdS core/shell nanocrystals
我们提出了一个理论描述的激子和正，负电荷的trions在“巨型”的CdSe/CdS核壳纳米晶体（NC）。所开发的理论提供了描述作为CdSe/CdS导带偏移和CdSe核半径的函数的CdSe/CdS核/厚壳NC中的激子的精细结构的参数。我们还发展了一个一般性的理论，描述了半导体纳米碳中产生的带正电荷的三电子的精细结构与简并价带。计算中考虑了CdSe价带的复杂结构和粒子间的库仑和交换相互作用。本文给出了CdSe芯尺寸和CdSe/CdS导带偏移量对三电子精细结构的依赖关系，对三电子束缚能的依赖关系，对激子和三电子辐射衰减时间的依赖关系。理论计算结果与实验数据定性一致。
2012-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Identification of excitons, trions and biexcitons in single-layer WS2
单层WS $_2$是一种直接带隙半导体，在可见光谱范围内显示出强烈的激子光致发光特性。在这里，我们提出了依赖于温度的机械剥离单层WS $_2$的光致发光测量，揭示了中性和带电激子的存在，在低温下，以及在室温下。通过施加栅极电压，我们可以电控制激子和三电子的比例，并断言我们的样品的残留n型掺杂。在高激发密度和低温下，一个额外的峰在能量低于三振子占主导地位的光致发光，我们确定为双激子发射。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons and trions with negative effective masses in two-dimensional semiconductors
我们从理论上研究基本的库仑相关复合物：中性和带电激子，也被称为trions，在过渡金属二卤化物单分子膜。我们专注于的情况下，其中一个电子占据激发，高躺，导带的特点是一个负的有效质量。我们发展了这种负有效质量的高位激子和trion的理论，并证明了高位导带色散的非抛物性在束缚激子和trion态形成中的关键作用。我们提出了简单，准确和物理上合理的审判波函数计算库仑束缚复合物的结合能和比较变分计算的结果与一个完全的数值方法。在发展的模型中，我们讨论了最近的实验结果，观察到高的负有效质量trions [K.- Q. Lin等人，国家通信13，6980（2022）]。
2023-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical control of charged exciton states in tungsten disulfide
提出了一种方法，用于光学制备WS 2单层发光从只有带电激子（trion）状态-完全抑制中性激子。当隔离的trion状态，我们观察到的拉曼A1 g强度的变化和E12 g峰的低能量侧的增强功能。光致发光和光学反射率的测量证实了所制备的trion态的存在。该技术还制备具有中性和带电激子的受控发光幅度的中间区域。通过将样品暴露于空气，这种效应是可逆的，表明通过表面与周围环境的相互作用减轻了变化。这种方法提供了一种工具，以修改光发射能量和隔离的物理过程中，这种和其他二维材料。
2016-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Spin coherence of a two-dimensional electron gas induced by resonant excitation of trions and excitons in CdTe/(Cd,Mg)Te quantum wells
利用皮秒抽运-探测克尔旋转技术，对二维电子气（2DEG）中长寿命自旋相干的产生机制进行了实验研究。研究了CdTe/（Cd，Mg）Te量子阱中稀释的2DEG。电子和空穴之间的强库仑相互作用导致中性激子和带负电荷的激子（trion）的大结合能，这允许人们通过共振光学激发来选择性地寻址激子或trion态。从理论上分析了不同的自旋相干产生方案，其中包括直接光生三电子、光生激子形成三电子和电子-激子交换散射。实验和理论之间的良好协议。
2007-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Excitonic-trion population in two-dimensional halide perovskites
本研究针对二维卤化物钙钛矿高激子结合能下仍有高载流子密度的现象，推导求解萨哈方程分析其激子复合物准平衡布居，发现室温下三激子是载流子主要形式，并提出三激子隧穿跳跃的新型电荷输运机制。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Binding energy of negative trions at high magnetic fields in a CdTe quantum well
本文给出了在高达150 T的磁场下CdTe量子阱中激子和三电子的电子态的数值计算结果。用变分法计算了激子态和三电子态。我们估算了角动量z分量L_z=0时三重态的结合能，以及L_z=-1时三重态的结合能.最近的实验结果表明，即使高达44 T，负三重态的结合能也大于三重态。结果表明，在临界场B_c= 65 T时，两个结合能相交，在B_c以上，三重态的结合能大于单重态。
2005-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Trion Formation Dynamics in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
我们报告带电激子（trion）的形成动力学在掺杂的单层过渡金属二硫属化物（TMD），特别是二硒化钼（MoSe 2），使用共振双色泵浦探测光谱。当共振泵浦激子跃迁时，通过激子-电子相互作用在皮秒时间尺度上产生激子。当泵浦能量从非均匀加宽激子共振的高能量侧调谐到低能量侧时，trion形成时间增加约50%。这一特点可以解释为在无序势中存在局域和离域激子，并表明在TMD中存在激子迁移率边缘。准粒子的形成和转换过程对于解释TMD中的光致发光和光电导是非常重要的。
2015-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons and trions in monolayer semiconductors with correlated electrons
本文采用递归方法计算关联电子单层半导体中电荷密度及 Wigner 晶格形成对激子、三激子谱的影响，并揭示自旋和谷量子数对激子能量的作用。
2023-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Many-Body Theory of the Optical Conductivity of Excitons and Trions in Two-Dimensional Materials
二维（2D）材料的光谱表现出尖锐的吸收峰，其通常被识别为激子和三离子（或带电激子）。在本文中，我们表明，在掺杂的二维材料中的激子和trions可以描述两个耦合的薛定谔方程-一个两体方程的激子和另一个四体方程的trions。在电子掺杂的2D材料中，束缚三电子态被识别为激子和受激导带电子-空穴对的四体束缚态。在二维掺杂材料中，激子态和三重子态不是完全哈密顿量的本征态，它们各自的薛定谔方程由于库仑相互作用而耦合。这种耦合的强度随着掺杂密度的增加而增加。这两个耦合方程的解可以定量地解释实验上观察到的二维材料光吸收谱中的所有显著特征，包括两个显著吸收峰的观察以及它们的能量分裂、谱形和强度随电子密度的变化。我们得到的电导率精确地满足电导率求和定则。激子态和三重子态的叠加可以用来构造两个耦合薛定谔方程的解，这个解类似于变分激子-极化子态，从而建立了我们的方法和费米极化子物理之间的联系。
2020-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Many-Body Simulation of Two-Dimensional Electronic Spectroscopy of Excitons and Trions in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides
本文提出了一种时间分辨非线性光谱的多体模拟方法，并将其应用于研究掺杂过渡金属二硫族化合物中激子和三电子之间的相干相互作用。虽然形式主义可以直接应用在第一原理的方式，为了简单起见，我们使用参数化的能带结构和静态模型介电函数，这两者都可以从使用$GW$近似的计算中获得。我们的模拟结果揭示了钼和钨基化合物中的单线态和三线态三重态之间的相互作用。我们的二维电子光谱与最近的实验非常吻合，我们准确地再现了激子和trions之间的量子相干性的交叉峰信号指示的跳动。虽然我们确认，量子拍在基于氘的单层unambigously反映激子-trion的相干时间，他们在这里显示提供一个下限的相干时间钨类似物由于相消干涉出现从共存的单重态和三重态trions。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Virtual trions in the photoluminescence of monolayer transition-metal dichalcogenides
单层过渡金属双硫族化合物的光致发光实验表明，三价电子的结合能与光学声子的结合能非常接近。这种神秘的巧合让人怀疑声子是否参与了辐射复合过程。我们解决这个问题，解开一个有趣的光学转换机制。它的初始状态是局域电荷（电子或空穴）和离域激子。最后的状态是局域电荷、声子和光子。在这两者之间，系统的中间态是当局域电荷通过声子的发射捕获激子时形成的虚trion。我们分析了涉及真实和虚拟trions的辐射重组之间的差异（即，有声子和没有声子），提供了在实验中区分两者的有用方法。
2018-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion-Limited Exciton-Exciton Annihilation in Carbon Nanotubes: Theoretical Model and its Comparison with Nonlinear Photoluminescence Experiment
由于需要进一步编辑，本文已被作者撤回。(Will在这里或其他地方以编辑的形式重新提交。
2008-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Trion gas on the surface of a failed excitonic insulator
Technion（以色列理工学院）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Center for Light-Matter Interaction, Tel Aviv University（特拉维夫大学光物质相互作用中心）；SOLEIL Synchrotron（索雷尔同步辐射中心）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）；IMDEA Nanoscience（IMDEA纳米科学研究所）
研究发现，在Ta2NiS5层状半导体表面自发形成稳定的三重态气体，通过角度分辨光电子能谱揭示了非传统带理论解释的局部化能级，源于表面诱导带弯曲和准一维几何结构的负三重态稳定形成。
2026-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strongly-bound excitons and trions in anisotropic 2D semiconductors
单层和少层磷烯是各向异性的准二维（准2D）范德华（vdW）半导体，具有线性二向色性光-物质相互作用和在红外频率范围内宽可调的直接带隙。尽管最近的理论预测强束缚激子具有独特的性能，它仍然是实验上具有挑战性的探测激子准粒子由于严重的氧化在器件制造过程中。在这项研究中，我们报告观察到的强约束激子和trions具有高度各向异性的光学特性的内在双层磷，这是保护氧化的封装与六方氮化硼（hBN），在场效应晶体管（FET）的几何形状。反射对比和光致发光光谱清楚地揭示了线性二色性光谱从各向异性激子和trions在hBN封装的双层磷烯。激子里德堡系列的光共振表明，中性激子结合能超过100毫电子伏，即使从hBN的介电屏蔽。自由空穴的静电注入使得能够从电荷中性系统的光学带隙以下约30 meV的正激子（带电激子）产生额外的光学共振。我们的工作显示了单层和少层磷烯作为一个平台，探索多体物理和新的光子学和光电子学的基础上强束缚激子具有双重各向异性令人兴奋的可能性。
2020-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of spin-dependent tunneling in a MoSe$_2$/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ van der Waals heterostructure on exciton and trion emission
本研究通过低温光致发光和磁光克尔效应测量，发现MoSe$_2$/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$范德华异质结构中激子-三子发射比例依赖于激发螺旋性与磁化取向，揭示了与激子复合竞争的超快自旋依赖层间电荷转移机制。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optics in transition metal diselenide monolayers
我们进行光致发光实验在4 K的两个不同的过渡金属二硒化物单层，即MoSe 2和WSe 2在磁场$B_z$高达9 T垂直于样品平面。在MoSe 2单分子膜中，中性和带电激子（trion）的谷极化可以通过磁场进行调谐，而与激发激光的极化无关。在所研究的WSe 2单层样品中，激子谷极化的演化既取决于外加磁场，也取决于激发激光的螺旋度，而中性激子谷极化仅取决于后者.值得注意的是，我们观察到WSe 2和MoSe 2之间的trion极化的符号反转。对于这两个系统，我们观察到一个明确的塞曼分裂的中性激子和trion约$\pm2$ meV在$B_z\mp9$ T。两种材料中两种激子复合物的提取的Landé因子为$g\approx -4$。
2015-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Fine structure of negatively charged and neutral excitons in monolayer MoS$_{2}$
我们提出了高质量单层MoS $_{2}$的实验和理论结果，这些结果揭示了带电激子的精细结构，即，trions。在发射光谱中，我们解决和确定两个三振子峰，T $_{1}$和T $_{2}$，类似于钨基材料中的一对单线态和三线态三振子峰（T $_S$和T $_{T}$）。然而，在偏振相关的光致发光测量中，我们将这些峰确定为新颖的谷内和谷间单重态trions，构成trion精细结构，与已知的明亮和黑暗的2D材料不同，该材料具有由自旋轨道耦合引起的大导带分裂。我们表明，三振子的能量分裂在MoS $_{2}$是一个敏感的探针之间和谷内的载流子相互作用。从理论上的额外支持，我们声称，这些单重trions的存在结合异常激子g-因子和特征温度依赖性的发射光谱一起表明，单层MoS $_{2}$有一个黑暗的激子基态，尽管有“明亮”的单粒子排列的自旋极化导带。
2020-03-23 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
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
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
Effects of high-order Van Hove singularities on exciton and trion energy dispersions
Loughborough University（拉夫堡大学）
研究二维半导体中范霍夫奇点对激子和三重子能量色散的影响，通过研究不同类型的价带能量色散，发现奇点会增强态密度并影响光学性质，还研究特定材料，为二维材料设计特定束缚态提供途径。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons and trions in CrSBr bilayers
本文理论上研究了CrSBr范德华异质结构中各向异性二维半导体的中性与带电激子，计算了激子与三子的结合能及其对质量比、介电屏蔽和层间距离的依赖，并分析了激子-光耦合效应及与驻留电子费米海的关联，结果与近期实验吻合。
2025-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Microscopic theory of exciton and trion polaritons in doped monolayers of transition metal dichalcogenides
该研究通过微观理论模拟掺杂TMDC单层在微腔中的光谱，预测了激子、三子及亮化极化子模式，并揭示基态随载流子浓度由暗转亮，提供统一描述。
2022-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
ARPES signatures of trions in van der Waals materials
Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普斯大学）；mar.quest | Marburg Center for Quantum Materials and Sustainable Technologies（mar.quest | 马尔堡量子材料与可持续技术中心）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Georg-August-Universität Göttingen（格奥尔格·奥古斯特哥廷根大学）
本文首次理论分析单层过渡金属二硫属化物中三子在ARPES谱中的特征，揭示额外电荷载流子如何改变谱峰位置和形状，并预测质量不平衡三子产生与中性激子明显分离的双峰结构，为实验识别三子态提供指导。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Trion-trion annihilation in monolayer WS$_2$
单层过渡金属二硫属化物中的强库仑相互作用可以促进激子复合物之间的非平凡多体效应。激子-激子湮灭（EEA）等多体效应在该材料体系中得到了广泛的研究。然而，对于带电激子（或trion）的类似效应，即trion-trion湮灭（TTA），预期由于排斥性的类电荷而被相对抑制，并且迄今为止尚未在这样的层状半导体中观察到。在单层WS $_2$中，通过“反交叉”的行为，通过依赖于栅极的调谐的三振子和带电双激子之间的光谱重叠，在这里，我们提出了一个实验观察的三振子发射强度的异常抑制与栅极电压的增加。结果与时间分辨测量密切相关，并推断为一个非平凡的TTA的直接证据，从非辐射俄歇重组的明亮trion，和相应的能量共振促进暗trion的带电双激子状态。提取的俄歇系数的过程中被发现是可调的10倍，通过门依赖的调谐的光谱重叠。
2022-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Steady-state nonlinear optical response of excitons in monolayer MoSe$_2$
单层过渡金属二硫属化物（TMD）半导体如MoSe $_2$具有强束缚激子，已知其表现出强共振三阶非线性响应。虽然已经有许多研究的单层TMD的超快非线性响应，稳态非线性响应的研究是缺乏的。我们报道了在7 K时，在hBN包裹的单层MoSe $_2$中激子的稳态双色非线性响应的综合研究。我们观察到与中性和带电激子物种，这是强烈依赖于泵和探针的偏振的差分传输（DT）信号。我们的研究结果进行了比较的激子-激子，激子-trion，trion-trion相关性的T-矩阵配方的基础上的理论模型。参数的选择，使理论准确地再现实验DT光谱，这被发现是占主导地位的两个激子的相关性没有强的双激子结合，激子trion吸引力的相互作用，并通过非相干弛豫强自旋混合。
2021-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of charged excitons in two-dimensional semiconductors
原子薄的过渡金属二硫属化物中的强库仑相互作用使得这些系统特别有希望用于激子物理的研究。特别令人感兴趣的是带电激子，也称为trions，在二维半导体的光学性质中的表现。为了描述这样的系统的光学响应，激子与驻留电子的相互作用应明确考虑。在本文中，我们证明，这可以在trion（基本上，少粒子）和费米极化子（多体）的方法，产生等效的结果，提供的电子密度是足够低的trion结合能是远远小于激子。在这里，我们考虑的光学跃迁的振子强度有关的带电激子，精细结构的trions和塞曼效应，以及trions的光致发光说明了适用性的少粒子和多体模型。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Microscopic many-body theory of two-dimensional coherent spectroscopy of excitons and trions in atomically thin transition metal dichalcogenides
本文提出微观多体理论，用极化子格林函数描述单层MoSe2中激子与三离子的二维相干光谱，在不引入唯象参数的情况下成功再现实验中的量子拍频，并分析了理论与实验的定量差异来源。
2022-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Electrically Tunable Localized versus Delocalized Intralayer Moiré Excitons and Trions in a Twisted MoS$_2$ Bilayer
在扭曲的范德华同质和异质结构中，莫尔超晶格诱导的子带控制着它们的光学和电学性质，从而产生额外的自由度，如扭曲角。在这里，我们证明了在扭曲的双层的H型堆叠在边缘扭曲角的MOS $_2$层内激子和trions的云纹超晶格效应。我们确定的发射从本地化和多个离域子带的层内莫尔激子，并显示其电调制相应的trion形成。莫尔激子的振子强度的电控制也导致共振拉曼散射的强可调谐性。我们发现，栅极诱导的掺杂显着调制的电子莫尔电位，但离开激子莫尔约束不变。这种效应，再加上通过调节光激发密度的可变莫尔陷阱填充，使我们能够描绘出局域和离域莫尔条纹的不同相位。我们证明了莫尔激子表现出强烈的谷相干性，在一个惊人的非单调的W-形状与门控由于运动变窄的变化。这些观察从同步静电控制的准粒子依赖的莫尔势将导致在莫尔超晶格中的可调谐多体现象的激发效应。
2022-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
