半导体莫尔超晶格中跨越莫尔态的激子叠加
介观与纳米尺度物理
2023-08-23 v1
摘要
半导体过渡金属硫族化物（TMDCs）的莫尔超晶格能够在人工晶格中实现电子波函数前所未有的空间控制，其周期比原子晶体大十倍以上，从而产生具有迷人电学与光学性质的涌现量子态。平移对称性的破缺进一步在每个莫尔原胞内引入一个新的自由度：称为莫尔位点的能量极小高对称点，表现为空间分离的量子点。准粒子波函数在不同莫尔位点间的叠加将为实现量子信息处理提供新平台，但受限于莫尔位点间被抑制的电子隧穿。本文中，我们通过构建角对齐三层 WSe2/单层 WS2 莫尔异质结展示了两个莫尔位点间的叠加。具有能量极小的两个莫尔位点允许形成两种不同的层间激子，其空穴位于与 WS2 层相接的第一 WSe2 层的任一莫尔位点，而电子在第三 WSe2 层。外电场可驱动任一層间激子与第三 WSe2 层内内层激子的杂化，实现两个莫尔位点间层间激子跃迁的连续调控。因此，可实现定域于不同莫尔位点的两个层间激子的叠加，这可在电场依赖的光学反射谱中分辨，且不同于不存在莫尔调制的天然三层 WSe2。我们的研究展示了利用莫尔位点新自由度服务于量子信息科学的策略，这是扭转电子学的一个新方向。
引用
@article{arxiv.2308.11054,
title = {Exciton Superposition across Moir\'e States in a Semiconducting Moir\'e Superlattice},
author = {Zhen Lian and Dongxue Chen and Yuze Meng and Xiaotong Chen and Ying Su and Rounak Banerjee and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Sefaattin Tongay and Chuanwei Zhang and Yong-Tao Cui and Su-Fei Shi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.11054},
year = {2023}
}