单层 WS$_2$ 中动量分辨的激子耦合与谷极化动力学

单层过渡金属硫族化合物中布里渊区内的激子态间耦合可导致超快谷去极化。利用时间和角分辨光电子能谱，我们给出了单层 WS$_2$ 中激子耦合的动量与能量分辨测量。通过比较线性和圆偏振激发后的完整 4D ($k_x, k_y, E, t$) 数据集，我们得以区分谷间与谷内激子耦合动力学。在激子结合能基底而非激发能基底上记录，我们观察到 B$_{1s}$ 激子与 A$_{n>1}$ 态之间的强混合。由谷间耦合（例如 K$^-$ $\rightarrow$ K$^+$）布居的激子所观测到的光电子能量与动量分布表明，主导的谷去极化机制守恒激子结合能与质心动量，与谷间库仑交换一致。在更长时间尺度上，激子弛豫伴随动量空间分布的收缩。