谷介导的单态与三重态极化子相互作用及掺杂 WSe$_2$ 单层中的量子动力学
介观与纳米尺度物理
2025-02-07 v1
摘要
在掺杂的过渡金属二硫族化物中,光学产生的激子(束缚的电子-空穴对)可与电子费米海发生强相互作用,从而形成费米极化子准粒子。当存在两个不同的费米海时(正如 WSe 中的情形),最低能量(吸引性)极化子便具有两种形态——单态与三重态——分别对应于激子与同一谷或相反谷中的费米海耦合。利用二维相干电子谱技术,我们分析了其量子退相干如何随掺杂浓度演化,并确定了形成稳定费米极化子的条件。由于这些共振具有较大的振子强度,极化子的内禀量子动力学以及耦合的单态与三重态极化子之间的谷相干均发生在亚皮秒时间尺度上。令人惊讶的是,我们发现一种由暗态向亮态的转换过程导致单态极化子的谷极化具有特别长的寿命,可维持 200–800 ps。单态与三重态极化子之间的谷相干与其能量涨落相关联。本研究为原子级薄半导体中自旋与谷指标的电气与光学控制提供了有价值的指导。
引用
@article{arxiv.2501.02372,
title = {Valley-mediated singlet- and triplet-polaron interactions and quantum dynamics in a doped WSe$_2$ monolayer},
author = {Yue Ni and Di Huang and Danfu Liang and Albert Liu and Xiaohui Liu and Kevin Sampson and Zhida Liu and Jianmin Quan and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Dmitry K. Efimkin and Jesper Levinsen and Meera M. Parish and Xiaoqin Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.02372},
year = {2025}
}
备注
4 pages, 4 figures