WS2/WSe2 莫尔超晶格中的谷极化激子莫特绝缘体
介观与纳米尺度物理
2023-08-28 v2
摘要
由过渡金属硫族化物（TMDCs）异质双层形成的半导体莫尔超晶格中，电子-电子相互作用的强烈增强导致了大量引人注目的费米子关联态。同时，在具有电子和空穴分离在不同层的 II 型对齐 TMDC 异质双层莫尔超晶格中，层间激子继承了这种增强的相互作用并彼此强烈相互作用，有望实现具有谷自由度的可调谐关联玻色子准粒子。我们采用光致发光光谱研究了 WS2/WSe2 莫尔超晶格中层间激子与关联电子之间的强排斥作用，并结合理论计算揭示了层间激子的空间范围和关联态的能带层次。我们进一步发现，当一个层间激子占据一个莫尔晶胞时，会出现激子莫特绝缘体态，这由增加光学激发功率下新出现的光致发光峰所证实。在一个晶胞中激子的双重占据需要克服约 30-40 meV 的激子-激子排斥能量代价，具体取决于 WS2/WSe2 异质双层的堆叠构型。此外，激子莫特绝缘体态的谷极化增强了近一个数量级。我们的研究表明，WS2/WSe2 莫尔超晶格是工程化和探索费米子、玻色子及两者混合的新关联态的有前景的平台。
引用
@article{arxiv.2308.10799,
title = {Valley-polarized Exitonic Mott Insulator in WS2/WSe2 Moir\'e Superlattice},
author = {Zhen Lian and Yuze Meng and Lei Ma and Indrajit Maity and Li Yan and Qiran Wu and Xiong Huang and Dongxue Chen and Xiaotong Chen and Xinyue Chen and Mark Blei and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Sefaattin Tongay and Johannes Lischner and Yong-Tao Cui and Su-Fei Shi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.10799},
year = {2023}
}