维格纳晶体中的激子-极化子 Umklapp 散射
介观与纳米尺度物理
2026-01-27 v2
摘要
二维半导体中的强库仑相互作用产生了紧密结合的激子、激子极化子以及维格纳晶体（Wigner Crystals, WCs）等关联电子相，但它们之间的相互作用仍知之甚少。在此，我们报告了在超净单层 WSe 中实现的电子和空穴 WCs 中观察到的多分支激子 Umklapp 散射，这些 WCs 展现出异常高的熔化温度（T 20-30 K）。稳健的维格纳结晶激活了多个有限动量光学共振，包括准线性色散、类光激子和激子极化子，其范围远超先前报道的单一激子 Umklapp 特征。螺旋度分辨的磁光测量揭示了散射过程显著的谷依赖性。实验与理论相结合，确定了一种极化子诱导的增亮机制，其中激子极化子将振子强度从明亮的零动量态转移到原本暗的有限动量态，解释了在传统激子-WC 散射无效的情况下多个 Umklapp 分支的出现。这些结果确立了 WC 极化子作为一种新的准粒子范式，并引入极化子诱导的 Umklapp 散射作为访问二维量子材料中有限动量多体激发的一般途径。
引用
@article{arxiv.2601.11914,
title = {Exciton-polaron Umklapp scattering in Wigner crystals},
author = {Erfu Liu and Matthew Wilson and Jenny Hu and Alexandra Zimmerman and Amal Mathew and Tianyi Ouyang and Ao Shi and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Tony F. Heinz and Yia-Chung Chang and Chun Hung Lui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.11914},
year = {2026}
}