南京大学袁洪涛Nat. Mater.：层状二磷化硅中声子边界的非常规激发态
艾玉
2022-06-17
激子是固体中的一种基本的元激发，是由库仑力作用互相束缚着的电子-空穴对。激子的性质很大程度上取决于主体材料的晶体结构和尺寸。由于量子限制，低维材料中准粒子（电子，空穴和激子）的电子特性可能与三维（3D）体积材料中的电子特性具有明显的不同。已知低维量子受限结构中的库仑筛选，特别是在一维（1D）电子系统中，比宏观系统中的库仑筛选弱，因此导致更大的激子结合能。
近日，南京大学的袁洪涛等人报道了其对层状二磷化硅（SiP2）晶体中非常规激发态激子的观察。
本文要点：
1）该工作首先从理论计算的方法出发，发现了构成激子的电子被限制在SiP2的一维磷-磷链内，而相关孔则延伸到二维 SiP2上原子平面，因此，层状SiP2中的激发态将表现出混合维数特性。
2）光致发光（PL）光谱和反射率对比（RC）光谱表明，无论激发激光器的偏振如何，激子状态的光学响应总是沿着SiP2的x方向线性偏振，并伴有独特的边界效应。随着温度的升高，激发态发射和边界特征都会出现显著的红移，而温度依赖性红移主要受电子-声子耦合的影响。这表明在SiP2中电子自由度与声子自由度的相互作用通过激发效应大幅度的增强。
Ling Zhou，et al，Unconventional excitonic states with phonon sidebands in layered silicon diphosphide，Nature Materials，2022
DOI：10.1038/s41563-022-01285-3
https://doi.org/10.1038/s41563-022-01285-3
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