单层半导体中的谷声子与激子复合物

自旋、电荷与晶格自由度之间的耦合在广泛的基本现象中起着重要作用。单层过渡金属硫族化合物因具有独特的自旋-谷锁定物理（可承载丰富的激子种类）以及弱屏蔽带来的强库仑相互作用，已成为研究这些耦合效应的杰出平台。在此，我们报道在单层半导体 WSe2 中观测到多个谷声子（动量矢量指向六角布里渊区顶点的声子）及由此产生的激子复合物。通过对光致发光峰的朗德 g 因子和偏振分析，我们发现这些谷声子在激子形成与弛豫过程中均导致准粒子的高效谷间散射。这产生了一系列作为暗三重态激子谷声子复制峰的光致发光峰。利用已识别的谷声子，我们还揭示了电荷中性附近的一个谷间激子，并提取其短程电子-空穴交换相互作用约为 10 meV。我们的工作不仅识别了若干先前未知的二维激子种类，还表明单层 WSe2 是研究自旋、赝自旋与区边声子之间相互作用的理想候选体系。