高压下块体 MoS2 中理想激子绝缘体的证据
强关联电子
2021-03-25 v1
摘要
激子的自发凝聚是一种长期寻求的现象，类似于超导体中库珀对的凝聚。若激子（通过库仑力相互作用的电子（e）与空穴（h）对）的束缚能超过能隙，则预期在热力学平衡下的半导体中发生，从而产生新相：“激子绝缘体”（EI）。过渡金属硫族化物因库仑屏蔽减弱而成为实现 EI 的极佳候选，且确在少层体系中观察到结构相变。然而，先前工作未能厘清该相变在多大程度上源于束缚激子的形成或声子的软化。本文聚焦块体 MoS2，并从理论上证明其在高压下易于发生有限动量本征激子的凝聚，而声子色散保持正常。从第一性原理多体微扰理论出发，我们还预言 EI 的自洽电子电荷密度在层平面内维持具有反铁电织构的面外永久电偶极矩：在 EI 相起始时，那些与激子动量相同的光学声子为 EI 形成提供了独特的拉曼指纹。最后，我们在先前实验观察到的拉曼特征中辨识出该指纹，从而提供了块体 MoS2 在 30 GPa 以上存在理想激子绝缘体相的直接光谱证实。
引用
@article{arxiv.2011.02380,
title = {Evidence of ideal excitonic insulator in bulk MoS2 under pressure},
author = {S. Samaneh Ataei and Daniele Varsano and Elisa Molinari and Massimo Rontani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.02380},
year = {2021}
}