衬底对二维材料激子位移与辐射寿命的影响

衬底对二维（2D）材料的光电性质有强烈影响，而二维材料已成为奇异物理现象与卓越应用的有前景平台。为可靠解释实验结果并预测二维界面处的此类效应，准确描述电子关联与电子-空穴相互作用的理论方法（如第一性原理多体微扰理论）是必要的。在我们之前的工作 [Phys. Rev. B 102, 205113(2020)] 中，我们发展了倒空间线性插值方法，可在 GW 近似层级考虑任意晶格失配界面的衬底屏蔽效应。本工作中，我们应用该方法通过求解 Bethe-Salpeter 方程来考察衬底对二维材料激子激发与复合的影响。我们预测了由于衬底屏蔽导致的 1s 与 2s 激子峰的非刚性位移，与实验高度吻合。随后我们通过二维氢模型以及准粒子能隙与激子结合能随衬底屏蔽变化的线性关系揭示了其潜在物理机制。最后，我们计算了单层六方氮化硼在不同衬底下零温和室温时的激子辐射寿命，以及 WS2 的相应寿命，其中与实验寿命吻合良好。我们的工作回答了关于二维界面激子性质的衬底效应的重要问题。