能级排斥引起的激子凝聚：在双层石墨烯中的应用

半导体和半金属中的激子凝聚早已被预测，但仍然难以观测。在半导体中，当激子结合能与带隙匹配时发生凝聚。这种结合能是增强它的库仑引力与抑制它的动能之间的平衡结果。然而，降低动能通常会增加屏蔽效应，从而削弱库仑引力。在实验上，在大多数候选材料中，结合能仍低于带隙，很少有外部参数能够改变这种平衡。在这里，我们提出将面内电场作为控制参数。该电场诱导偶宇称和奇宇称激子之间的杂化，由此产生的能级排斥有效地增强了结合能。我们认为这种机制对半导体中的激子是普适的，并用偏置双层石墨烯模型对其进行说明。选择双层石墨烯是因为它具有可调的带隙，使其成为激子凝聚体的候选材料，此外，由于电子色散的细节，Zener 隧穿率除了包含通常的指数衰减外，还包含一个非标准的振荡分量。类似于量子振荡，我们提出电流-电压数据的傅里叶频谱为激子凝聚提供了一种新的测试方法。最后，我们表明存在很大的激子能隙与临界温度比——这是对 STM 研究的一个明确预测。