块体CrCl3中的巨激子结合能
材料科学
2025-12-29 v2 光学
摘要
范德华（vdW）材料因其独特的电子、光学和磁学性质组合，正成为探索激子现象的有前景平台。迄今为止，具有优异激子响应的材料选择仅限于范德华材料的二维（2D）构型。同时，大的层间距以及创建各种异质结构的可能性，为控制范德华异质结和范德华三维材料中的介电屏蔽提供了机会，从而可以调控激子性质。在此，我们揭示了块体范德华晶体CrCl3凭借准二维电子限域和局域磁关联的精妙相互作用，实现了创纪录的1.64 eV激子结合能，从而回应了这一探索。我们还提出，非局域磁关联在光致发光强度的温度依赖性中起着重要作用。此外，我们在范德华晶体NbOCl2（0.66 eV）和MoCl3（0.35 eV）中观测到了巨大的结合能，并针对二维和三维范德华材料，提出了一个普适的激子结合能对带隙的依赖关系。因此，我们的发现建立了范德华材料的层状结构与其激子性质之间的基本联系。
引用
@article{arxiv.2505.00920,
title = {Giant exciton binding energy in bulk CrCl3},
author = {Georgy Ermolaev and Tagir Mazitov and Anton Minnekhanov and Arslan Mazitov and Gleb Tselikov and Aleksandr Slavich and Mikhail Tatmyshevskiy and Mikhail Kashchenko and Nikolay Pak and Andrey Vyshnevyy and Valentin Solovei and Ivan Kazantsev and Gleb Tikhonowski and Alexander Melentev and Elena Zhukova and Dmitriy Grudinin and Junhua Luo and Ivan Kruglov and Aleksey Arsenin and Sangen Zhao and Kostya S. Novoselov and Andrey Katanin and Valentyn S. Volkov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.00920},
year = {2025}
}
备注
14 pages, 4 figures