重电子掺杂 WSe$_2$ 单层中的多体激子与谷间关联

在单层过渡金属硫族化物半导体中，当光激发电子-空穴对（激子）被引入移动载流子的二维费米海时，多体关联可在光学光谱中显现。在低载流子密度下，带正电与带负电激子（$X^\pm$）的形成已有充分记载。然而，在 WSe$_2$ 单层中，高电子密度下会出现一个额外的吸收共振，常被称为 $X^{-\prime}$。其起源尚不清楚。本文通过对静电门控 WSe$_2$ 单层在高达 60~T 强磁场下的偏振吸收光谱研究，探究 $X^{-\prime}$ 态。在 $K'$ 谷中最低光学活跃朗道能级的场致填充与清空导致相应光学吸收的反复淬灭。然而令人惊讶的是，这些淬灭伴随着 $K'$ 与 $K$ 谷中更高朗道能级（未被占据）的吸收变化。这些结果无法在单粒子图像下调和，并证明了 $X^{-\prime}$ 准粒子态的多体性质与谷间关联。