原子薄半导体中激子-电子散射理论
介观与纳米尺度物理
2020-05-20 v1 材料科学
摘要
在范德瓦耳斯材料中实现激子与电荷载流子的混合物，为研究强相互作用玻色-费米混合物的多体物理提供了新前沿。为推导此类系统的有效低能模型，我们发展了一种基于离散变量表示的精确对角化方法，可预测二维过渡金属硫族化物中三个电荷的散射与束缚态性质。由量子力学三体问题的解，我们由此在有效质量模型内获得激子与三子的束缚态能量，其与量子蒙特卡洛预测极为吻合。该对角化方法也可获得三体系统的激发态。这使我们能预测电子与激子的散射相移，作为有限密度下相互作用激子与电荷载流子混合物的低能理论输入。为此我们推导了一个直接适用于量子蒙特卡洛或图论多体技术的有效激子-电子散射势。作为一个示例，我们通过研究过渡金属硫族化物中激子费米极化子的多体物理来展示该方法，并表明有限程修正对光学吸收谱有显著影响。我们的方法可应用于原子薄半导体中可实现的大量多体现象，从激子局域化到诱导超导。
引用
@article{arxiv.1912.04873,
title = {Theory of exciton-electron scattering in atomically thin semiconductors},
author = {Christian Fey and Peter Schmelcher and Atac Imamoglu and Richard Schmidt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.04873},
year = {2020}
}