各向异性二维半导体扭转双层中莫尔激子的维度交叉

我们研究了呈现莫尔图案的各向异性范德瓦耳斯半导体扭转双层中激子的能量和光学光谱，并以黑磷烯（phosphorene）为案例进行研究。遵循我们在[Phys. Rev. B 105, 235421 (2022)]中引入的电子哈密顿量，并利用莫尔长度尺度与激子玻尔半径之间的尺度分离，我们引入了一个包含激子结合能空间变化的连续模型。我们的折叠区带计算揭示了激子态的维度交叉，该交叉由色散与莫尔势各向异性的共同驱动，在扭转角 $\theta<\theta_*$ 时呈类量子点（0D）晶格，在 $\theta>\theta_*$ 时呈类量子线（1D）阵列，交叉角 $\theta_*=4^\circ$。我们在激子吸收光谱的扭转角依赖性中识别出了这一维度交叉的清晰特征，从而可通过标准光学测量对理论结果进行实验验证。我们的结果确立了二维各向异性莫尔半导体作为探索不同维度下玻色子关联的多功能固态平台。