揭示摩爾紋激子的第一原理

位于范德華(vdW)異質結構內的莫爾超晶格可以捕獲長壽命的層間激子以形成有序的量子點陣列，從而為前所未有的光電和量子信息應用鋪平了道路。激子是電中性的準粒子，可以傳輸能量而無需傳輸凈電荷。當材料吸收的光子能量大于其帶隙時，它們就形成了，這種概念可以表示為電子和電子空穴的結合態，它們被靜電庫侖力吸引。在現在發表在《科學進展》上的新報告中Guohong Guo和美國北嶺加州州立大學物理與天文學系的一組科學家進行了第一性原理模擬，以揭示扭曲的二硫化鉬/二硫化鎢(MoS 2 / WS 2)異質結構。該小組直接證明了vdW異質結構中存在局部的層間莫爾激子，并根據能隙繪制了層間和層內莫爾勢。他們在探討如何調整垂直場以控制莫爾激子的位置，極性，發射能和雜交強度的同時，注意到異質結構中的價帶幾乎平坦。然后，科學家預測，交變電場可以控制混合的莫爾激子的偶極矩，同時抑制其在莫爾晶格中的擴散。

工程范德華異質結構

在這項工作中，Guo等。使用一種新近開發的計算方法來提供vdW異質結構中局部層間莫爾激子的直接證據，并提出了在交變電場下形成混合莫爾激子的方法，以抑制激子在莫爾晶格中的擴散。設計vdW異質結構的最吸引人的方法是，在二維(2-D)層之間引入晶格失配或旋轉失準，以形成具有新長度和新能級的莫爾超晶格，以實現引人入勝的量子現象。以此方式與二維晶體垂直堆疊形成的范德華(vdW)異質結構為開發具有奇異物理性質的量子材料提供了前所未有的平臺，例如非常規超導電性，分形量子霍爾效應和玻色-愛因斯坦凝聚。

經過初步的理論預測，研究人員已經報告了過渡金屬二鹵化物(TMDs)的vdW異質結構中的莫爾激子的許多實驗觀察結果。由于量子限制和減少的介電屏蔽，二維TMD顯示出顯著的激子效應。盡管研究工作導致了實驗和理論研究的激增在vdW異質結構中的莫爾激子上，由于計算上的挑戰，對該原理的第一原理觀點仍然很少。關于第一性原理的研究仍然很重要，因為它們可以提供超出實驗范圍和現象學理論的原子詳細程度的批判性見解，同時仍然是探索龐大且不斷增長的vdW異質結構族的必不可少的工具。