范德瓦耳斯异质结构中激子相之间的超快转变
材料科学
2019-10-10 v1 介观与纳米尺度物理
光学
量子物理
摘要
原子级薄范德瓦耳斯键合单层的异质结构开辟了工程化库仑关联的独特平台，塑造激子、莫特绝缘体或超导相。在过渡金属硫族化物异质结构中，驻留在不同单层中的电子与空穴可束缚成空间间接激子，在光电子学、谷电子学、玻色凝聚、超流以及莫尔诱导纳米点阵方面具有强大潜力。然而这些构想需要对关联的形成、解离和热化动力学（包括超快相变）的微观理解。在此我们引入对单层间库仑关联的直接超快探测；锁相中红外脉冲使我们能够通过揭示新的1s-2p共振来测量WSe2/WS2异质双层中层间激子的结合能，该共振由全量子力学模型解释。此外，我们以亚周期时间分辨率追踪在WSe2层中光生激子气体直接向层间激子的转化。取决于堆叠角，层内与层间物种在皮秒尺度上共存且1s-2p共振发生重整化。我们的工作提供了层间激子结合能的直接测量，并开启了追踪与控制新型人工材料中关联的可能性。
引用
@article{arxiv.1910.03890,
title = {Ultrafast transition between exciton phases in van der Waals heterostructures},
author = {Philipp Merkl and Fabian Mooshammer and Philipp Steinleitner and Anna Girnghuber and Kai-Qiang Lin and Philipp Nagler and Johannes Holler and Christian Schüller and John M. Lupton and Tobias Korn and Simon Ovesen and Samuel Brem and Ermin Malic and Rupert Huber},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.03890},
year = {2019}
}
备注
This is a post-peer-review, pre-copyedit version of an article published in Nature Materials. The final authenticated version is available online at https://doi.org/10.1038/s41563-019-0337-0