通过激子极子在 BiVO$_4$ 中的拉曼共振实现拉曼共振

激子极子是由库仑结合的电子-空穴对，与晶格振动强耦合形成的准粒子。尽管激子极子具有高度的基本兴趣，但其实验研究仍具有挑战性。在本工作中，我们利用共振拉曼效应探测 bismuth vanadate 中的激子极子。我们随 excitation 能量跟踪拉曼模式的增强，并揭示两个光学共振：一个位于带隙内的 1.94 eV，另一个位于光学吸收边附近的 2.45 eV。高能共振来自自由激子，其在平行于 c 轴和垂直于 c 轴的极化之间表现出特征性的 40 meV 各向异性。令人惊讶的是，低能共振在光学吸收光谱中没有对比度。我们将该共振归因于通过强激子-声子耦合形成的激子极子，使得激子和激子极子的拉曼共振强度相似。我们探测了激子极子的能级，并比较了其与不同振动模式的耦合强度。我们的结果确立了共振拉曼光谱作为探测氧化物材料中极性和激子准粒子的独特且强大的工具。