Anyon-trions in atomically thin semiconductor heterostructures
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Collège de France（法兰西公学院）；CNRS（法国国家科学研究中心）；ENS-Université PSL（巴黎高等师范学院-巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；International Solvay Institutes（国际索尔维研究所）；Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
该研究通过理论分析证明在二维半导体异质结构中，层间激子与准孔结合可形成任何子三重态，并展示了其结合能与准孔电荷的关系。
2025-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Valley Trion Dynamics in Monolayer MoSe$_2$
被称为trions的带电激子在新兴的2D半导体材料中的基本谷动力学中起着重要作用。我们用超快泵浦-探测光谱研究了用化学气相沉积法生长的MoSe $_2$单分子膜中的谷区三电子动力学。动力学显示一个超快trion形成，然后是一个非指数衰减。在不同泵浦注量下的测量结果表明，随着激发密度的增加，氚的衰变动力学变慢。所观察到的trion动力学和相关的密度依赖性是由两个缺陷态作为主要的衰变机制的捕获的结果。基于一组速率方程的模拟再现了不同泵浦注量的实验数据。我们的研究结果揭示了重要的trion动力学和确定的缺陷态的捕获作为主要的trion衰变机制在单层MoSe $_2$在我们的实验中使用的激发密度。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall
Experimental evidences of trions and Fermi edge singularity in single barrier GaAs/AlAs/GaAs heterostructure using photocapacitance spectroscopy
在本文中，我们展示了如何光电容光谱可以探测二维激子复合物和费米边缘奇异性作为一个功能的外加偏压约100 K。在较低密度区域（<1 × 1011 cm ^-2），光谱中出现两个明显的峰，这表明激子和带正电的三离子共存。我们估计这些trions的结合能为~2.0 meV。在较高密度区域（> 1 × 10^11 cm^-2），我们观察到在特定反向偏压附近的光电容谱中从三重子到非对称形状费米边奇异性的急剧光谱跃迁。然而，在相同的情况下测量的光致发光光谱中不存在这些特征。这种不同之处清楚地指出，不同的多体物理支配着这两种光谱测量。我们还讨论了为什么这样的量子限制偶极子的空间间接trions可以有牺牲有限的概率，甚至在100 K左右生存。最后，我们的观察表明，光电容技术，这是很少用于检测trions在过去，也可以是有用的，以检测这些空间间接激子复合物的痕迹，以及费米边缘奇异性，即使在100 K。这主要是由于这样的异质结内的偶极变化，这样的介电测量的灵敏度增强。
2018-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Exciton valley dynamics in monolayer WSe2 probed by the two-color ultrafast Kerr rotation
新开发的二维层状材料为谷自旋电子学的研究提供了理想的平台。为了确定谷自由度的应用前景，直接检测和理解这些材料中的谷动力学是非常重要的。本文采用双色泵浦-探测磁光克尔技术研究了单层WSe $_2$中激子谷的动力学性质。通过调节探测光子的能量与自由激子和激子的共振，测定了单层WSe $_2$中不同激子态的谷弛豫时间。单层WSe $_2$中自由激子的谷弛豫时间被证实为几皮秒。一个缓慢的谷极化弛豫过程被观察到与trions，表明trions的谷寿命是一个数量级以上的自由激子。这一发现表明，trion可以是一个很好的候选人谷电子应用。
2016-05-08 cond-mat.mes-hall
Trion Engineered Multimodal Transistors in Two dimensional Bilayer Semiconductor Lateral Heterostructures
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Philipps-University at Marburg（马尔堡菲利普斯大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本研究通过二维双层半导体横向异质结实现多模态晶体管，利用内在能级分离调控三重态生成与传输，为光电和量子技术发展提供新路径。
2024-11-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultrafast Coherent Manipulation of Trions in Site-Controlled Nanowire Quantum Dots
基于固态平台的大规模量子处理器的物理实现受益于定位在规则阵列中的量子比特的实现。自组装量子点被公认为量子光学和量子信息处理的有前途的候选者，但它们是随机定位的。另一方面，位点控制的量子点生长在预定义的位置，但尚未被充分开发以用作量子信息处理的平台。在这封信中，我们演示了由带电的位控纳米线量子点的单自旋/三振子态形成的量子比特的全光学超快完全相干控制。我们的研究结果表明，纳米线中的位点控制量子点是带电激子量子比特的有前途的宿主，并且这些量子比特可以以与随机定位的量子点样品中所证明的相同的方式被干净地操纵。我们的研究结果表明，在过去15年中进行的许多相关激子量子比特实验可能在更具可扩展性的站点控制系统中工作得很好，这使得它们非常有希望实现量子硬件。
2017-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Light-matter interactions in layered materials and heterostructures: from moiré physics and magneto-optical effects to ultrafast dynamics and hybrid meta-photonics
本文综述了分层二维材料及异质结构中光-物质相互作用的最新进展，涵盖莫尔物理、磁光效应、超快动力学与混合光子集成，并展望其在光电子学和下一代光子器件中的应用潜力。
2024-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Controlled Coherent Coupling in a Quantum Dot Molecule Revealed by Ultrafast Four-Wave Mixing Spectroscopy
Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；School of Physics, Trinity College Dublin（都柏林三一学院物理学院）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；Wrocław University of Technology（弗罗茨瓦夫理工大学）；Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；Universität Paderborn（帕德博恩大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
该研究利用超快四波混频光谱首次实现了量子点分子中受控相干隧道耦合的观测，揭示了三重态过渡的量子相干性及耦合机制。
2023-04-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
All-optical trion generation in single walled carbon nanotubes
我们目前的证据表明，所有光学trion产生和未掺杂的单壁碳纳米管（SWCNTs）的发射。记录在单个单壁碳纳米管上的大的CW激发强度范围内的发光光谱示出了相对于明亮的激子峰红移的三重子发射峰。明确的手性依赖观察到22个单独的单壁碳纳米管物种，允许确定的电子-空穴交换相互作用和trion结合能的贡献。发光数据与超快泵探测实验手性排序散装样品表明，激子-激子湮灭过程产生解离的载流子，允许trion创建后，随后的光子吸收事件。
2011-06-24 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable layer-hybridized trions in doped WSe$_2$ bilayers
本文结合微观理论与光致发光实验，研究了自然堆叠WSe₂双层中层杂化三激子的电可调性，揭示了面外电场对三激子态能量排序的调控及层间类三激子斯塔克红移与声子辅助复合增强发光的机制，为电可控原子级薄半导体光电子应用奠定基础。
2024-08-07 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Optical Control of Rashba Interactions in a TMDC Heterostructure
本文通过理论计算与时间分辨克尔旋转测量，揭示了MoSe2/MoS2异质结构中Rashba效应诱导的谷内自旋弛豫机制，并发现其在50 K以上成为主导通道，为超快自旋操控提供了新途径。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast relaxation of hot phonons in Graphene-hBN Heterostructures
快速载流子冷却对于高功率石墨烯基器件是重要的。强耦合光学声子（SCOP）在石墨烯中光激发载流子的弛豫过程中起着重要作用。石墨烯和六方氮化硼（hBN）的异质结构已经显示出异常的迁移率和高饱和电流，这使得它们对于应用是理想的，但是hBN衬底对载流子冷却机制的影响还不清楚。我们使用超快泵浦-探测光谱跟踪石墨烯-hBN异质结构中的热光激发载流子的冷却。我们发现，在hBN上的石墨烯的情况下，载流子的冷却速度比在氧化硅衬底上快四倍，从而克服了困扰石墨烯器件冷却的热声子（HP）瓶颈。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast THz probing of nonlocal orbital current in transverse multilayer metallic heterostructures
该研究利用飞秒光激发产生的太赫兹发射，探测金属多层异质结构中的非局域轨道电流及轨道—电荷电流转换，并通过温度依赖测量区分轨道与自旋贡献。
2023-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Microscopic understanding of ultrafast charge transfer in van-der-Waals heterostructures
范德华异质结显示出许多有趣的现象，包括在可见光谱范围内强激子吸收后的超快电荷分离。然而，尽管在光电子领域的未来应用的巨大潜力，潜在的微观机制仍然存在争议。在这里，我们使用的时间和角度分辨的光电子能谱结合微观多粒子理论，揭示了相关的微观电荷转移通道的外延WS $_2$/石墨烯异质结构。我们发现，在材料中的有效的超快电荷分离的时间尺度是由直接隧穿在布里渊区中的WS $_2$和石墨烯带交叉的那些点，而电荷分离的瞬态的寿命是由缺陷辅助隧穿通过本地化的硫空位。本征和缺陷相关的电荷转移通道在本工作中揭示的微妙的相互作用，可用于设计高效的光捕获和检测设备。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast exciton transport in van der Waals heterostructures
本文针对范德华异质结中激子的超快非扩散传播现象，提出了一种基于波导模式形成及其辐射传输的替代激子传输模型。
2024-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High-Fidelity and Ultrafast Initialization of a Hole Spin Bound to a Te Isoelectronic Center in ZnS
我们证明了一个空穴自旋量子比特的光学初始化绑定到一个等电子中心（IC）形成的一对碲杂质在ZnSe，杂质/主机系统提供高的光学均匀性，大的电偶极矩，和长的相干时间。初始化方案是基于共振激发的施主束缚激子到带正电的Te IC的自旋保持隧穿，从而形成正的trion。在小于50 ps的时间内，三振子的辐射衰变使重空穴处于一个明确定义的偏振控制的自旋态。在初始化时间小于150 ps的情况下，初始化保真度超过98：5%.
2016-10-14 cond-mat.mes-hall
Magnetic proximity beyond the interface: Layer-sequence-dependent exchange in WSe$_2$/CrI$_3$ heterostructures
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
本研究以WSe₂/CrI₃异质结为对象，发现中性激子谷分裂仅依赖界面CrI₃磁化，而带电激子响应受CrI₃完整层序磁耦合调控，揭示了界面外的磁邻近效应。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Charge Transfer and Ultrafast Photonics Application of 2D Graphene/InSe Heterostructure
本研究通过机械剥离制备石墨烯/InSe异质结构，揭示其界面电荷转移机制，并利用内建电势和宽带非线性吸收实现锁模激光应用，丰富了超快光子学可饱和吸收体。
2023-05-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Direct evidence for efficient ultrafast charge separation in epitaxial WS$_2$/graphene heterostructure
我们使用时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES）研究单层WS $_2$和石墨烯的外延异质结构中的超快电荷转移。这种异质结构结合了直接带隙半导体的优点，具有强的自旋轨道耦合和强的轻物质相互作用，以及具有极高迁移率和长自旋寿命的半金属承载无质量载流子的优点。我们发现，在WS $_2$中的A-激子共振光激发后，光激发的空穴迅速转移到石墨烯层中，而光激发的电子保留在WS $_2$层中。发现所得的电荷转移态具有$\sim1$ 1，ps的寿命。我们将我们的发现归因于散射相空间的差异，这些差异是由WS $_2$和石墨烯带的相对对齐引起的，正如高分辨率ARPES所揭示的。结合使用圆偏振光的自旋选择性激发，所研究的WS $_2$ /石墨烯异质结构可能为有效的光学自旋注入石墨烯提供新的平台。
2019-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analog of the Auger effect in radiative decay of a trion in a quantum well
我们已经分析了X^- trion（激子+电子）衰变的能量学，假设激子和trion是单个二维半导体量子阱的独立激发。第一次，它已被证明，在填充一个井与电子从一个选择性的施主掺杂矩阵，结合能的trion（电子与激子）线性增加的费米能级的位移到深度的c带。这与ZnSe/Zn_（0.89）Mg_（0.11）S_（0.18）Se_（0.82）和CdTe/Cd_（0.7）Mg_（0.3）Te异质结中三电子低温辐射衰减（光致发光）的实验结果一致。
2010-09-02 cond-mat.mes-hall
Localized Excitons in NbSe$_2$-MoSe$_2$ Heterostructures
原子薄材料中的中性和带电激子（trion）为光子学提供了重要的功能，从超快光电探测器到高效发光二极管和激光器。最近的研究范德华（vdW）异质结构由不同的单层材料已经发现了丰富的光学现象，主要是由层间相互作用。在这里，我们研究了NbSe $_2$ - MoSe $_2$ vdW异质结构的光学性质，它为研究金属-半导体界面（光电子学中的常见元素）提供了重要的模型系统。通过低温光致发光（PL）显微镜，我们发现了一个尖锐的发射功能，L1，这是本地化的NbSe $_2$覆盖区域的MoSe $_2$。L1是在低于通常研究的MoSe $_2$激子和trions的能量下观察到的，并且表现出与限制势中的激子局域化一致的温度和功率依赖性PL。值得注意的是，L1不仅在不同的样品中非常稳健，而且在各种制造工艺下也非常稳健。使用第一性原理计算，我们揭示了激子本地化所需的限制电位自然产生的平面内的能带弯曲，由于原始的MoSe $_2$和NbSe $_2$ - MoSe $_2$异质结构之间的电子亲和力的变化。我们讨论了我们的研究与原子尖锐的接口和可调电子结构的原子薄的光电子器件的影响。
2020-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long-Lived Charge Separation Following Pump-Energy Dependent Ultrafast Charge Transfer in Graphene/WS$_2$ Heterostructures
由石墨烯和过渡金属二硫属化合物（TMDC）组成的范德华异质结构最近在高性能光电应用中显示出巨大的前景。然而，深入了解器件操作的关键过程，即界面电荷转移（CT）和复合，迄今为止仍然难以捉摸。在这里，我们研究这些过程中的石墨烯WS $_2$异质结构，通过互补探测超快太赫兹光电导石墨烯和WS $_2$的瞬态吸收动力学光激发。我们发现，CT通过石墨烯-WS $_2$界面发生的亚A激子激发的光电子发射，和直接从WS $_2$的价带的石墨烯的A激子激发的空穴转移。值得注意的是，我们观察到，在CT后的异质结构中分离的电荷寿命非常长：超过1 ns，与以前的研究中报道的~1 ps电荷分离相反。这导致石墨烯的有效光选通。这些发现为进一步优化光电子器件的性能，特别是光电探测性能提供了相关的见解。
2020-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Light-Induced Magnetoelectric Effect in van der Waals Magnetic Semiconductor Heterostructures
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Iowa（爱荷华大学）
研究揭示了二维磁半导体异质结中超快光激发导致的磁矩转动机制，通过实验和理论分析表明载流子输运改变垂直磁各向异性，从而触发磁化预cession动力学。
2026-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond Transfer and Manipulation of Persistent Hot-Trion Coherence in a Single CdSe/ZnSe Quantum Dot
研究了在带负电荷的II-VI族量子点中激发p壳层激子后，在三价子共振附近的超快透射变化。双激子诱导吸收揭示了在133 GHz的热三电子态之间的量子拍频。在390 fs范围内，带间退相主要由P壳层空穴的弛豫所控制，而由于三重态电子的Pauli阻塞，三重态相干在自旋系统中保持了85 ps.泵浦和探测偏振提供对量子拍频的振幅和相位的完全控制。
2021-01-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Complexes of dipolar excitons in layered quasi-two-dimensional nanostructures
本文讨论了层状准二维半导体异质结构中间接激子形成的中性和带电复合物（双激子和三电子）。间接激子-不同层的长寿命中性库仑束缚电子和空穴对-已知用于半导体耦合量子阱，并且最近报道用于范德华异质结构，例如双层石墨烯和过渡金属二硫属化物。利用组态空间方法，我们推导出三子和双激子结合能随层间距变化的解析表达式。该方法捕获复杂的形成，揭示显着的结合能，高达几十毫电子伏的典型层间距离~3-5 A，与trion结合能总是大于双激子的基本运动学。我们的结果有助于理解更复杂的多体现象，如激子玻色-爱因斯坦凝聚和Wigner类电子空穴结晶在层状半导体异质结构。
2017-12-24 cond-mat.mes-hall
Particle-in-cell simulation of ultrafast hot-carrier transport in Fe/Au-heterostructures
我们描述了自旋极化热电子输运的理论方法，因为它发生后，由铁磁和正常金属形成的异质结构的超快光脉冲激发。我们制定了一个自旋相关的粒子在细胞模型，解决了玻尔兹曼方程的激发电子。它包括寿命和传输系数作为参数，可以从从头计算或实验，并可以很容易地扩展到多层系统。这种方法能够描述电子输运在弹道，超扩散和扩散制度，包括二次载流子的产生。我们将该模型应用于Fe/Au双层膜和Fe/Au/Fe自旋阀结构中的光激发载流子。我们获得微观洞察热电子输运动力学探测在最近的实验自旋阀。我们发现贡献的Fe/Au/Fe三层中诱导的退磁动力学，无论平行或反平行的Fe层的磁性排列。
2018-09-25 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
Tunnel-Barrier-Engineered Ultrafast Demagnetization and Spin Transport in Graphene-Based Heterostructures
S. N. Bose National Center for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）；Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（加尔各答印度科学与教育研究所）；Uppsala University（乌普萨拉大学）
通过工程化超薄隧穿屏障层，研究了石墨烯基异质结构中超快去磁与自旋输运的调控机制，实现了对自旋磁化动态的外部控制。
2026-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast phonon-driven charge transfer in van der Waals heterostructures
垂直堆叠的过渡金属二硫属化合物（TMD）的范德华异质结表现出丰富的能量景观，包括层间和谷间激子。最近的实验表明，在TMD异质结构的超快电荷转移。然而，电荷转移过程的性质仍然难以捉摸。基于微观和材料现实的激子理论，我们揭示了声子介导的散射通过强烈的杂化谷间激子支配的电荷转移过程中发生的子-100 fs的时间尺度。我们跟踪的时间，动量和能量分辨的光激发激子的弛豫动力学和确定的温度和堆叠依赖的电荷转移时间为不同的TMD双层。所提供的见解提出了一个重要的步骤，在微观上理解的技术上重要的电荷转移过程中的范德华异质结构。
2022-09-08 cond-mat.mes-hall
Ultrafast transition between exciton phases in van der Waals heterostructures
原子级薄的范德华键合单层的异质结构开辟了一个独特的平台，工程师库仑相关，塑造激子，莫特绝缘，或超导相。在过渡金属二硫属化物异质结构中，存在于不同单层中的电子和空穴可以结合到空间间接激子中，其具有用于光电子学、谷电子学、玻色凝聚、超流性和莫尔诱导的纳米点晶格的强大潜力。然而，这些想法需要微观理解的形成，离解，热化动力学的相关性，包括超快相变。在这里，我们介绍了一个直接的超快访问库仑单层之间的相关性;锁相中红外脉冲使我们能够测量层间激子的结合能WSe 2/WS 2异质双层揭示了一种新的1 s-2 p共振，解释了一个完全量子力学模型。此外，我们跟踪，与子周期的时间分辨率，激子气体光生WSe 2层中直接转化为层间激子。根据堆叠角度，内和层间物种共存的皮秒尺度和1 s-2 p共振成为重整化。我们的工作提供了一个直接测量层间激子的结合能，并打开了在新的人工材料中跟踪和控制相关性的可能性。
2019-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Ultrafast Charge Transfer in Atomically Thin MoS2/WS2 Heterostructures
范德华异质结构最近已经成为一类新的材料，其中堆叠的原子薄二维（2D）层（包括石墨烯，六方氮化硼和过渡金属二硫属化物（MX 2））之间的量子耦合产生了迷人的新现象。MX2异质结构对于新型光电和光伏应用特别令人兴奋，因为2D MX2单层可以在近红外到可见光谱范围内具有光学带隙，并表现出极强的光-物质相互作用。理论预测，许多堆叠的MX2异质结构形成II型半导体异质结，其促进用于光检测和捕获的有效电子-空穴分离。在这里，我们报告的第一个实验观察超快的电荷转移在光激发的MoS 2/WS 2异质结构使用光致发光映射和飞秒（fs）泵浦探测光谱。我们发现，从二硫化钼层的WS 2层的空穴传输发生在50 fs光激发后，范德华耦合的2D层的显着的速率。范德华异质结构中的这种超快电荷转移可以实现用于光电子学和光捕获的新型2D器件。
2014-07-23 cond-mat.mes-hall
Ultrafast photocarrier recombination dynamics in black phosphorus-molybdenum disulfide (BP/MoS2) heterostructure
由二维材料构成的范德华异质结构由于其独特的性质和潜在的应用前景而引起了人们的极大兴趣。虽然早期的努力已经推进了对二维异质结构中超快跨层电荷转移过程的理解，但界面光生载流子复合的机制在很大程度上仍然不清楚。在这里，我们研究了由黑磷（BP）和二硫化钼（MoS 2）组成的异质结构，具有II型带对齐。有趣的是，发现MoS 2中的光生电子（从BP转移）表现出约5 ps的超快寿命，显著短于构成材料的超快寿命。通过与BP中光激发空穴的弛豫相印证，揭示了超快时间常数是有效朗之万复合的结果，其中BP的高空穴迁移率促进了大的复合系数（约2 × 10 ^-10 m^2/s）。此外，宽带瞬态吸收光谱证实，转移到二硫化钼的热电子分布在一个广泛的能量范围内的超快热化。层间朗之万复合的速率被发现表现出没有能级依赖性。我们的研究结果提供了必要的见解II型二维异质结的基本光物理，也提供了有用的指导方针，定制的光载流子寿命的BP高速光敏器件。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall
Probing of large interfacial contribution to spin orbit coupling in CoFeB/Ta heterostructure by ultrafast THz emission spectroscopy
超快THz辐射从铁磁/双金属双层异质结构为基础的自旋电子发射器的产生一般利用的转换，从自旋到电荷电流的双金属层内，其界面与铁磁层。对于这种结构的THz发射的逆自旋霍尔效应的潜在机制的各种可能的子贡献，需要被利用，不仅用于调查在材料性质本身的基本水平上的复杂性，而且用于改善它们的宽带和高功率THz发射的性能。在这里，我们报告超快太赫兹发射CoFeB/Ta双层在不同的样品温度在一个大的范围内解开的作用，内在和外在的自旋电荷转换过程。除了在太赫兹发射的增强，其温度依赖性显示太赫兹信号极性反转，如果CoFeB/Ta样品在升高的温度下退火。我们提取的自旋霍尔电阻率的行为，确定内在的自旋霍尔电导率的贡献，并与标准的Fe/Pt系统进行比较。我们的研究结果清楚地表明了一个巨大的界面贡献的整体自旋霍尔角所产生的修改后的界面在退火的CoFeB/Ta，其中在相应的自旋霍尔角的符号反转表现出从太赫兹振幅随温度的变化。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast transport and relaxation of hot plasmonic electrons in metal-dielectric heterostructures
我们分析了超快电子动力学在时域上的光激发传播的表面等离子体激元（SP）在金属-电介质异质结。开发一个动力学模型，其中包括本地和非本地的金属电子弛豫，我们确定相关的时间尺度和扩展现有的非平衡电子动力学框架的情况下，集体电子激发。在两个不同的系列的泵浦探测测量（不同的泵浦波长和入射角）得到的实验数据表明SP驱动，一个数量级的热电子产生的效率提高和四倍（高达200 fs）的非本地松弛在SP共振放缓。我们讨论了在光子学和超快自旋电子学的交叉点上的非平衡电子布居的SP使能操纵的前景。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Band Structure Control of a Two-Dimensional Heterostructure
二维（2D）半导体的电子结构可以通过屏蔽效应而显著改变，所述屏蔽效应来自材料本身中的自由载流子，或者来自周围介质的环境屏蔽。因此，放置在具有其他2D材料的异质结构中的2D半导体的物理性质由层内和层间相互作用的复杂相互作用决定。在这里，使用时间和角度分辨的光电发射，我们能够隔离层分辨的能带结构，更重要的是，瞬态能带结构演变的模型2D异质结构形成的单层的MoS $_2$在石墨烯上。我们的结果揭示了一个明显的重整化的准粒子间隙的MoS $_2$层。在光激发之后，尽管掺杂有$n$的石墨烯的环境屏蔽，但由于强电子相互作用的持续性，带隙在飞秒时间尺度上减小高达$\sim\!$ 400 meV。这表明嵌入在范德华键合异质结构中的2D半导体的电子结构和电子动力学都有很大程度的调谐。
2016-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realizing Topological Superconductivity in Tunable Bose-Fermi Mixtures with Transition Metal Dichalcogenide Heterostructures
本文提出在TMD三层异质结构中耦合层间激子与掺杂电荷构建玻色-费米混合物，利用层间三子的自旋选择性介导单一自旋吸引相互作用，实现低温拓扑p+ip超导，并通过固态Feshbach共振调节三子结合能控制该非常规态。
2024-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Trion Valley Coherence in Monolayer Semiconductors
谷电子学的新兴领域旨在利用布洛赫带极值附近电子的谷赝自旋作为信息载体。最近的实验表明，在单层过渡金属二硫属化物（TMD）的激子谷相干性（电子-空穴对的叠加在相对的山谷）的光学产生和操纵提供了一个关键的一步，控制这个量子自由度。在TMD中的带电激子（trion）是一个有趣的替代中性激子控制谷赝自旋，因为它的自发复合寿命长，其强大的谷极化，和它的耦合到剩余的电子自旋。然而，由于在光谱上访问它的实验挑战，Trion谷相干性尚未被探索。在这项工作中，我们采用超快的二维相干光谱共振产生和检测的单层MoSe $_2$中的trion谷相干证明它持续了几百飞秒。我们的结论是，基本机制限制trion谷相干性是根本不同的那些适用于激子谷相干性。基于这些观察结果，我们提出了延长二维材料谷相干时间的可能策略。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall
Carrier-coupled ultrafast structural dynamics and interlayer energy transport of supported transition metal dichalcogenide heterostructures
University of Houston（休斯顿大学）；Nanjing University（南京大学）
利用反射超快电子衍射直接观测支撑MoS2/WS2双层异质结构及其单层的光致面外结构动力学，揭示了层间电荷转移引发的载体耦合层内原子运动，并报告了不同能量流路径及热边界电导。
2026-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phosphorene Heterostructure Nanodevices for Ultrafast Energy Harvesting and Next Generation Electronics
过渡金属二硫属化物（TMDC）作为薄层半导体材料在晶体管技术中的应用前景广阔。TMDCs为研究磷烯的性质提供了一个独特的有利位置，磷烯是一种高效和可调的超级材料。由于在环境条件下在磷烯中观察到的空气稳定性的缺乏，磷烯-TMDC异质结构纳米器件在很大程度上仍未被探索。本研究探讨了一种新的纳米纤维技术，有效地提高了石墨烯类似磷烯的空气稳定性和实际的可扩展性。首次采用微机械剥离法和干转移法合成了磷烯-WS 2异质结构。利用电子束光刻技术将阳极延伸到磷烯异质结区域，制备了一种新型的伞形接触。利用扫描电镜、拉曼光谱、栅输运和光电流响应技术对器件进行了物理和电学表征。用延长的阳极接触制造的装置在延长的时间段内保持功能性，这表明接触防止了磷烯在环境条件下降解。通过电流响应获得的初步结果表明，一个有前途的异质结与高速晶体管性能。这项工作表明，磷烯利用一种新的接触纳米纤维技术的前所未有的寿命和实际的可扩展性。纳米器件的潜在应用包括下一代电子器件、光电探测器、储能器件和光伏电池。
2017-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of excitation energy on microscopic quantum pathways for ultrafast charge transfer in van der Waals heterostructures
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）
研究探讨了激发能如何影响范德瓦尔斯异质结中超快电荷转移的微观量子路径，发现更高的激发能能加速电荷分离，这是由于C激子共振吸收产生高于直接带隙的能量电子-空穴对，从而打开更高效的电荷转移通道。
2026-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically Controlled Interfacial Charge Transfer Induced Excitons in MoSe2-WSe2 Lateral Heterostructure
本文研究单层MoSe2-WSe2横向异质结构中电控激子产生、输运与量子发射调控，结合石墨烯栅极器件、低温光谱和第一性原理计算，揭示界面电荷转移与电场协同机制，为电光量子器件发展提供新路径。
2024-07-18 cond-mat.mes-hall
Momentum Conserved Ultrafast Charge Transfer Dynamics of Interlayer Excitons in vdW Heterostructures
由范德华（vdW）堆叠的过渡金属二硫属化物（TMDC）单层构成的异质结构是一类具有独特性质的迷人的二维（2D）材料。层间激子的存在，其中电子和空穴由于超快电荷转移而在两层中保持空间分离，是这些异质结构的一个有趣的特征。不可避免地，2D异质结构器件的效率关键取决于电荷转移动力学。然而，该电荷转移动力学的组成层的相对旋转角度的作用是迄今为止未知的。在这里，我们调查的MoS $_2$ /WSe $_2$ VDW异质结（HMW）使用单色低损耗电子能量损失（EEL）光谱结合像差校正扫描透射电子显微镜（STEM），并报告说，动量守恒是一个关键因素的电荷转移动力学的TMDC VDW异质结。具有不同旋转角度的异质结构的低损耗EEL谱显示，在对准（或反对准）的情况下，电荷转移速率可以比未对准的情况快大约一个数量级。这些结果提供了一个更深入的了解动量守恒的基本原理在二维vdW异质结电荷转移动力学的作用。
2019-02-01 cond-mat.mes-hall
Influence of sulphur vacancies on ultrafast charge separation in WS$_2$-graphene heterostructures
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；University of Marburg（马尔堡大学）
研究硫空位对WS₂-石墨烯异质结构中电荷分离动力学的影响，通过ARPES和模型计算揭示空位对能带对齐和掺杂水平的调控作用，明确空位浓度对电荷分离态寿命的影响机制。
2026-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unveiling Ultrafast Spin-Valley Dynamics and Phonon-Mediated Charge Transfer in MoSe$_{2}$/WSe$_{2}$ Heterostructures
本文利用螺旋度分辨超快瞬态吸收光谱研究MoSe$_{2}$/WSe$_{2}$异质结构，揭示声子介导的层间电荷转移及自旋-能谷极化保持机制，为二维异质结构中极化激子的超快操控奠定基础。
2024-11-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Superconductivity induced by strong electron-exciton coupling in doped atomically thin semiconductor heterostructures
本研究提出原子级薄半导体中激子介导电子间有效吸引的超导诱导机制，考虑三激子强耦合物理，发现系统经历BCS-BEC交叉且临界温度可达费米温度10%，为二维材料异质结构实现高温超导提供新方向。
2024-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
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
Ultrafast Studies of Hot-Hole Dynamics in Au/p-GaN Heterostructures
从光激发的金属纳米颗粒中收获非平衡热载流子使得等离子体激元驱动的光化学转化和具有共振纳米天线的可调谐光电探测成为可能。尽管对超快电子动力学的研究很多，但迄今为止，金属-半导体异质结构中热空穴的时间演化仍然是未知的。需要对热空穴驱动系统中载流子动力学的更好理解，以帮助将热载流子光电子学的范围扩展到基于热电子的器件之外。在这里，使用超快瞬态吸收光谱，我们表明，等离子体激元诱导的热空穴注入到p型氮化镓（p-GaN）的价带的金（Au）纳米粒子发生在200 fs内，放置热空穴转移类似的时间尺度上的热电子转移。我们进一步观察到，从下面的Au费米能级的热空穴的去除施加了明显的影响，热电子上面的热化，降低峰值电子温度和减少电子-声子耦合时间相对于Au样品没有热空穴收集的途径。第一性原理计算证实了这些实验观察，表明热空穴注入修改的d-带电子结构的超快调制的Au纳米粒子中的热电子的弛豫动力学。总之，这些超快的研究大大提高了我们的理解的时间演变的热空穴在金属-半导体异质结构，并提出了新的策略，操纵和控制超快时间尺度上的热载流子的能量分布。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall
Low-temperature nanoscale heat transport in a gadolinium iron garnet heterostructure probed by ultrafast x-ray diffraction
利用时间分辨X射线衍射技术研究了Pt/Gd 3Fe 5 O 12//Gd 3Ga 5 O 12金属/氧化物异质结的低温热输运性质。脉冲飞秒光信号在Pt层中产生快速的温度上升，随后热传输到Gd 3Fe 5 O 12（GdIG）薄膜和Gd 3Ga 5 O 12（GGG）衬底中。使用基于加速器的飞秒X射线源跟踪来自GdIG层的X射线衍射的时间依赖性。超快衍射测量探测GdIG（1 - 1 2）X射线反射在掠入射X射线衍射几何结构中的强度。的衍射X射线强度的变化与模型，包括热传输和GdIG晶格参数的温度依赖性的比较允许的Pt/GdIG和GdIG//GGG接口的热导率被确定。GdIG层的低温热膨胀性质的互补同步加速器X射线衍射研究提供了GdIG晶格参数的温度依赖性的精确校准。从时间分辨衍射研究确定的Pt/GdIG和GdIG//GGG接口的界面热导是相同的数量级的金属/氧化物和外延介电界面的先前报告。Pt/GdIG//GGG异质结构的热参数将有助于热传输器件和纳米结构的设计和实现。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast spectroscopy of propagating coherent acoustic phonons in GaN/InGaN heterostructures
我们发现，大振幅，相干声学声子波包可以产生和检测在$_x$ Ga $_{1-x}$ N/GAN外延层和异质结构在飞秒泵浦探测差分反射率实验。相干声子的振幅随着铟分数$x$的增加而增加，并且与其他相干声子振荡不同，\textit{amplitude}和\textit{period}都是激光探针能量的强函数。当波包到达表面下方的GaN-蓝宝石界面时，振荡的幅度基本上且几乎瞬间减小，这表明声子波包对于表面下方的成像是有用的。提出了一个理论模型，该模型与实验符合得很好，并有助于推导声子波包的强度。我们的模型表明，局域相干声子波包产生的飞秒泵浦激光在外延层的表面附近。然后，波包通过GAN层传播，主要通过Franz-Keldysh效应改变局部折射率，从而调制探测光束的反射率。我们的模型正确地预测了实验依赖于探针波长以及外延层厚度。
2003-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley polarization of trions in monolayer MoSe$_2$ interfaced with bismuth iron garnet
研究了单层 MoSe$_2$ 与铋铁石榴石异质结构中带电激子的圆偏振光致发光，发现其谷极化随温度反转符号，并提出理论模型解释磁化诱导载流子不平衡与谷反转散射机制。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Ultrafast charge-transfer dynamics in twisted MoS$_2$/WSe$_2$ heterostructures
本研究利用约6飞秒分辨率的时间-偏振分辨二次谐波成像显微镜，探究不同堆叠角度的MoS₂/WSe₂异质结电荷转移动力学，发现电子转移强依赖堆叠角（最快12飞秒），空穴转移的衰减动力学对堆叠角依赖较弱。
2021-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twist Angle Dependent Ultrafast Transient Dynamics of MoSe$_2$/WSe$_2$ van der Waals Heterostructures beyond the Exciton Mott Transition
本文通过超快泵浦-探测光谱研究大扭转角MoSe$_2$/WSe$_2$异质结在Mott转变以上的载流子动力学，发现公度角处层间复合时间与俄歇复合强度均最小，揭示大扭转角对光电器件设计的重要性。
2025-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
