偏置双层石墨烯中的激子吸收、能带结构与光发射
介观与纳米尺度物理
2022-03-21 v1 材料科学
光学
摘要
偏置双层石墨烯（BBG）是一种可变带隙半导体，具有强场依赖的、高达 的带隙，这使其对基于石墨烯的纳米电子与纳米光子器件尤为引人关注。BBG 的光学性质由强束缚激子主导。我们对 BBG 中的激子进行第一性原理密度泛函理论+含时 Bethe-Salpeter 方程建模，并计算了场强范围 内的激子能带结构与光学矩阵元。激子性质被证明具有强烈的场依赖性，其能量序与偶极取向在低场与高场区域间显著变化。即，在低场下我们发现主要为暗态的基态激子，而在高场下最低激子为亮态。此外，由于 BBG 基态中场诱导的电荷转移，激子优先以与场相反的偶极矩对齐。然而，在更强场中，此种对齐在能量上变得较不利。另外，亮激子展现出类似于单层过渡金属硫族化合物的类粒子与类光能带。最后，我们建模了 BBG 的辐射寿命与发射性质，其被证明除场强外还强烈依赖于温度。
引用
@article{arxiv.2110.14428,
title = {Exciton absorption, band structure, and optical emission in biased bilayer graphene},
author = {Mikkel Ohm Sauer and Thomas Garm Pedersen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.14428},
year = {2022}
}