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二维转角莫尔超晶格

叠层/转角二维原子晶体结构与极化激元的近场光学表征
徐琨淇, 胡成, 沈沛约, 马赛群, 周先亮, 梁齐, 史志文
2023, 72 (2): 027102. doi: 10.7498/aps.72.20222145
摘要 +
极化激元是一种光与物质发生强相互作用形成的准粒子, 可以极大地压缩光波长, 提供一种突破衍射极限的光调制方式, 为纳米光子学、非线性光学、量子光学等相关学科的发展提供了重要支持. 范德瓦耳斯二维原子晶体是研究极化激元的理想平台, 通过叠层、转角可以为极化激元的调控提供额外的自由度, 从而展示出新颖的光学结构和极化激元特性. 本文以近场光学为主要研究方法, 对近几年出现的叠层及转角二维原子晶体的各种光学结构及极化激元进行综述. 综述内容包括叠层石墨烯的畴结构、转角二维原子晶体的莫尔超晶格结构、转角二维拓扑极化激元、转角石墨烯手性等离激元等. 最后, 对叠层/转角二维原子晶体及其极化激元的未来发展进行展望.
转角半导体过渡金属硫族化物莫尔超晶格中的新奇物态
汤衍浩
2023, 72 (2): 027802. doi: 10.7498/aps.72.20222080
摘要 +
通过转角或晶格失配构造莫尔人工超晶格, 可以对二维材料的能带结构进行有效调控并产生平带, 为研究量子多体物理提供了全新的平台. 转角过渡金属硫族化物(TMDs)半导体莫尔超晶格中的平带存在于较大的转角范围, 并且具有自旋-能谷互锁的能带结构以及优异的光学特性, 受到了广泛的关注. 本文聚焦于转角TMDs半导体, 介绍了近年来实验上发现的多种新奇物态, 包括莫特绝缘态、广义维格纳晶体、非平庸拓扑态、莫尔激子等; 还进一步讨论了对这些新奇物态的调控及其机制, 并展望了莫尔超晶格这一新兴领域未来的研究方向.
二维半导体莫尔超晶格中随位置与动量变化的层间耦合
郭瑞平, 俞弘毅
2023, 72 (2): 027302. doi: 10.7498/aps.72.20222046
摘要 +
近些年来引起广泛关注的二维半导体莫尔超晶格系统中存在着莫尔激子、强关联电子态和面外铁电性等新奇物理现象, 电子的层间耦合对于理解这些现象至关重要. 本文研究了二维半导体双层莫尔超晶格中的层间耦合随位置和动量的变化. 外势场导致的局域布洛赫波包的层间耦合与波包宽度以及中心位置处的层间平移有着密切关系. 同时, 层间耦合随动量的变化使得基态$ \rm{S} $型波包和激发态$ {\rm{P}}^{\pm } $型波包有着截然不同的随中心位置变化的层间耦合形式: 在两个$ \rm{S} $型波包的层间耦合消失的位置, $ \rm{S} $$ {\rm{P}}^{+} $型(或$ \rm{S} $$ {\rm{P}}^{-} $型)波包之间的层间耦合达到最强. 利用该性质, 可以通过外加光电场来调控特定谷的基态波包的层间输运. 此外, 双层系统中发现的面外铁电性可以归结为不同层导带和价带间的耦合导致的电子在两层中的再分配现象. 将本文得到的层间耦合形式与单层紧束缚模型相结合, 可计算出垂直平面的电偶极密度, 其随层间平移的变化形式和数量级与实验观测相符.