呈现在原子薄半导体激子理论

过渡金属dichalcogenide (TMD)的自动薄半导体材料有强烈束缚激子的复合物导致光学响应。欧洲杯足球竞彩本文讨论了激子的起源和突出了激子的理论在二维(2 d)半导体、关注TMD-based自动薄的半导体。

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激子是什么?

库仑吸引带负电荷的电子和带正电的空穴形成激子。的光致激发半导体展览一个可怕地窄线宽导致激子的形成。包含大的振子强度和增强的激子件轻松事交互允许有效的重组和发射的光。

激子的性质就像一个原子在晶格和其固有的内部精细结构。虽然激子在物理意义重大,其实际应用还有待开发。束缚激子状态指示tmd等光学特性的二维材料。欧洲杯足球竞彩激子有强壮的库仑相互作用在低维空间和减少介质筛选相比,大部分晶体。

TMD-Based自动薄半导体

一个TMD-based单层平面的形式由三个原子X-M-X三角形,六角形,或菱形的多态结构。由于有前途的光电性能,半导体tmd收到了相当多的研究人员的注意。

单层晶体的性质取决于化学成分、结构阶段,和衬底。因此,TMD剥落后,关键是SiO放在一个适当的准备₂/ Si衬底,以提高光学显微镜的对比。

二硫化钼(金属氧化物半导体₂)减少到一个层表现出更好的光致发光(PL)比多层晶体。类似的趋势在金属氧化物半导体₂、钼联硒化物(摩斯₂)、钼ditelluride(微粒₂)、二硫化钨(WS₂)和钨联硒化物(WSe₂)半导体。这些tmd有不同大小的样本之间的差异和不同数量的层。

比较PL峰能量位置已知的散装激子的过渡金属氧化物半导体的光谱位置₂证实了强烈的PL主要由一个激子的(X)过渡。激子一代在每个山谷两圆偏振光激发每个山谷。激子系列包括明亮的s系列,可以通过PL动力学,探索不同发射配置,不同的温度依赖性的排放,或者通过使用一个倾斜磁场。此外,激子系列也有两种类型的黑暗states-spin-forbidden和兴奋激子态,使用双光子光谱探测。

除了强烈束缚激子,tmd表现出另一种类型的配合物在光响应,即揣恩。这些揣恩复合物包括三个粒子,即。欧洲杯猜球平台(X,两个电子,另一个洞^{- - - - - -}(X)或两个孔和一个电子⁺)的正电和负电类型,分别。

复杂的数值和概念性的密度泛函理论(DFT)的挑战,Bethe-Salpeter方程(BSE)理论,近似简化的紧束缚方法的本质,一个可能是后者,提供一个最佳的数值之间的权衡温顺和捕捉的能力的基本物理成分激子的问题。这项研究允许追踪激子的精细结构演化依赖电子掺杂,交流互动,磁场和电场。

最近的趋势

发表在《物理评论》杂志上的一篇文章中,研究人员得出一个有效的低能耗模型Bose-Fermi混合物。他们开发了一个基于离散变量表示的精确对角化方法,预测散射和束缚态三个费用在2 d tmd的属性。

基于量子力学的三体问题的解决方案,他们可以获得激子的束缚态能量和揣恩在一个有效质量模型,它遵循量子蒙特卡罗预测。此外,对角化方法还访问了激发态的三体系统,允许团队预测电子的散射相移和激子作为一个低能量输入的交互混合物理论在有限的激子和载流子的密度。

最近在另一篇文章发表在《自然通讯》杂志上,研究人员使用scattering-type扫描近场光学显微镜(s-SNOM)和获得激子光谱自动瘦TMD微晶核。为此,获得nano-optical数据揭示了材料和stacking-dependent激子摩斯的光谱₂,WSe₂,他们的异质结构。此外,s-SNOM高光谱图像发现介质筛选修改如何激子在长度尺度短至几纳米。

结论

总之,2 d材料激子允许研究人员探索新兴物理和使广泛的光子这些材料的应用。欧洲杯足球竞彩

ab initio-based紧束缚模型可以捕获所有的战区导弹防御系统的关键功能的电子结构。此外,通过激子理论,激子的背后的物理光谱在mono -和双层异质结构是可以理解的。带嵌套可以积极影响激子的精细结构,它的库仑相互作用,波函数的拓扑结构,筛选和介质环境。

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引用和进一步阅读

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