利用衬底中介电界面波导单层过渡金属二硫属化物中的谷激子

在半导体过渡金属二硫属化物单层中，电子-空穴交换相互作用将激子色散分裂为具有大质量的横波支，以及根据屏蔽库仑相互作用形式而具有极轻甚至零质量纵波支。纵波支的群速度对电子-空穴交换强度敏感，而该强度可通过介电环境进行调控。本文表明，可利用衬底的电介质图案化，在均匀单层中实现纵波支激子的波导，而不影响大质量横波支。在衬底中不同介电常数的横向界面处，纵波支激子的透射与反射遵循光学系统的Snell-Descartes定律，且可利用全反射通过两个平行界面实现激子波导。相同的衬底介电图案对大质量横波支激子似乎完全透明，其无界面散射。当单层置于一维介电超晶格上时，纵波支色散被强烈重整化，波函数呈现一维特征，局域于低介电或高介电区域。相比之下，大质量横波支激子不受衬底介电图案影响，展现出如自由站立单层般的本征性质。