四阶不可约关联在单层半导体中的谱特征

理解多体系统中的高阶关联或多粒子实体在凝聚态物理学中具有根本性意义，也是许多技术应用领域的关键需求。迄今为止，半导体中超越第二阶或两粒子情况的高阶多粒子不可约关联尚未得到研究。在本文中，我们使用四体玻尔兹曼-萨尔方程 (4B-BSE) 研究了两个电子和两个空穴 (2e2h) 的关联，并应用于单层 MoTe2 中基于两体态和四体态的 helicity 分辨吸收计算。意外地，我们发现在兰子能级以下约 40 meV 能段内出现一系列丰富的谱峰，这些谱峰此前未被观察到。为了理解新谱峰的起源，将 4B BSE 的费曼图转化为聚类展开形式，使我们能够研究所选聚类的或各种阶数关联的单个效应。我们发现，最高至第三阶的不可约聚类及其分解组合无法解释谱特征。重要的是，我们发现第四阶不可约关联是解释新特征所必需且 sufficient 的。第四阶不可约关联对应于涉及两个电子和两个空穴的四粒子不可约聚类，亦称 quadron 或 quadruplon。这种新的第四阶关联或四粒子实体不仅丰富了我们对多体关联的理解，也可能为光子发射或吸收提供新的机制，以用于可能的新型光电子器件。