金属单层和双层过渡金属二硫化物中的等离激元

我们利用随机相位近似下的含时密度泛函理论，研究了金属单层和双层过渡金属二硫化物 (TMDCs) 中的集体电子激发。对于非常小的动量转移（低于 $q\approx0.02$~\AA$^{-1}$），等离激元色散遵循二维自由电子预期的 $\sqrt{q}$ 行为。对于较大的动量转移，由于带间跃迁的屏蔽作用，等离激元能量显著红移。在 $q\approx 0.1$ \AA$^{-1}$ 附近，等离激元进入耗散电子 - 空穴连续区，且等离激元色散在约 0.6-1.1 eV 的能量处趋于平坦，具体取决于材料。以双层 NbSe$_2$ 为例，我们展示了双层结构的等离激元模式表现为单层模式的对称和反对称杂化态。空间反对称模式相当弱，具有线性色散并在 $q=0$ 时趋于零，而对称模式的能量遵循单层模式色散，并伴有轻微蓝移。