揭示摩尔纹激子的第一原理

位于范德华(vdW)异质结构内的莫尔超晶格可以捕获长寿命的层间激子以形成有序的量子点阵列，从而为前所未有的光电和量子信息应用铺平了道路。激子是电中性的准粒子，可以传输能量而无需传输净电荷。当材料吸收的光子能量大于其带隙时，它们就形成了，这种概念可以表示为电子和电子空穴的结合态，它们被静电库仑力吸引。在现在发表在《科学进展》上的新报告中Guohong Guo和美国北岭加州州立大学物理与天文学系的一组科学家进行了第一性原理模拟，以揭示扭曲的二硫化钼/二硫化钨(MoS 2 / WS 2)异质结构。该小组直接证明了vdW异质结构中存在局部的层间莫尔激子，并根据能隙绘制了层间和层内莫尔势。他们在探讨如何调整垂直场以控制莫尔激子的位置，极性，发射能和杂交强度的同时，注意到异质结构中的价带几乎平坦。然后，科学家预测，交变电场可以控制混合的莫尔激子的偶极矩，同时抑制其在莫尔晶格中的扩散。

工程范德华异质结构

在这项工作中，Guo等。使用一种新近开发的计算方法来提供vdW异质结构中局部层间莫尔激子的直接证据，并提出了在交变电场下形成混合莫尔激子的方法，以抑制激子在莫尔晶格中的扩散。设计vdW异质结构的最吸引人的方法是，在二维(2-D)层之间引入晶格失配或旋转失准，以形成具有新长度和新能级的莫尔超晶格，以实现引人入胜的量子现象。以此方式与二维晶体垂直堆叠形成的范德华(vdW)异质结构为开发具有奇异物理性质的量子材料提供了前所未有的平台，例如非常规超导电性，分形量子霍尔效应和玻色-爱因斯坦凝聚。

经过初步的理论预测，研究人员已经报告了过渡金属二卤化物(TMDs)的vdW异质结构中的莫尔激子的许多实验观察结果。由于量子限制和减少的介电屏蔽，二维TMD显示出显着的激子效应。尽管研究工作导致了实验和理论研究的激增在vdW异质结构中的莫尔激子上，由于计算上的挑战，对该原理的第一原理观点仍然很少。关于第一性原理的研究仍然很重要，因为它们可以提供超出实验范围和现象学理论的原子详细程度的批判性见解，同时仍然是探索庞大且不断增长的vdW异质结构族的必不可少的工具。