单层MoS$_2$光学性质中依赖温度的激子效应
介观与纳米尺度物理
2016-06-06 v1
摘要
温度影响二维材料在光电器件中的性能。事实上，这些材料的光学表征通常在室温下进行。然而，大多数第一性原理研究仍未包含任何温度效应。因此，一些重要特征被忽视，例如激子峰的相对强度及其展宽，它们直接与温度和非辐射激子弛豫时间相关。我们提出了使用密度泛函理论和多体微扰理论计算的单层MoS（一种原型二维材料）光学响应随温度变化的第一性原理计算。我们利用完整的旋量波函数计算电子-声子相互作用，即充分考虑自旋轨道相互作用的影响。我们发现束缚激子（和峰）与共振激子（峰）随温度表现出不同的行为，显示出不同的非辐射线宽。我们得出结论，吸收光谱的非均匀展宽主要归因于电子-声子散射机制。我们的计算解释了先前（零温）理论光谱的缺陷，并与室温下获取的实验光谱很好地吻合。此外，我们厘清了声学声子模和光学声子模对准粒子和激子线宽的贡献。我们的模型还能识别哪些声子模耦合到每个激子态，这有助于解释共振拉曼散射实验。
引用
@article{arxiv.1604.00943,
title = {Temperature dependent excitonic effects in the optical properties of single-layer MoS$_2$},
author = {Alejandro Molina-Sánchez and Maurizia Palummo and Andrea Marini and Ludger Wirtz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1604.00943},
year = {2016}
}