LÍ THUYẾT NHIỄU LOẠN CÓ ĐIỀU TIẾT CHO NĂNG LƯỢNG EXCITON TRUNG HÒA TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU

Lý Duy Nhất, Huỳnh Nguyễn Thanh Trúc, Nguyễn Lục Hoàng Minh, Nguyễn Nhật Quang, Đoàn Phước Thiện, Phan Ngọc Hưng

Tóm tắt


 

Exciton hai chiều trong từ trường là bài toán quan trọng cho việc trích xuất các thông tin cấu trúc vật liệu đơn lớp TMD (Transition Metal Dichalcogenides). Gần đây, phương pháp toán tử FK (Feranchuk-Komarov) được sử dụng thành công để tính số phổ năng lượng cho hệ này. Trong công trình này, lí thuyết nhiễu loạn với sự điều tiết bằng tham số tự do được sử dụng để tính năng lượng của exciton trong từ trường với thế Keldysh. Trước tiên, chúng tôi trình bày tổng quát lại lí thuyết nhiễu loạn. Sau đó, sự hội tụ của nghiệm bổ chính bậc cao được nghiên cứu với từ trường lên tới 120 Tesla. Các tính toán số được trình bày cho trạng thái cơ bản, nhưng các biểu thức tổng quát cho phép tính cho các trạng thái kích thích. Kết quả có độ chính xác đến bổ chính bậc hai rất cao, sai số dưới 1% cho phép nghiên cứu tiếp vấn đề để có lời giải giải tích tường minh.

 


Từ khóa


toán tử sinh hủy; bộ hàm cơ sở; phương pháp toán tử FK; exciton; thế màn chắn; hệ nguyên tử hai chiều

Toàn văn:

PDF

Trích dẫn


Cao, T. X. H., Ly, D. N., Hoang, N. T. D., & Le, V. H. (2019). High-accuracy numerical calculations of the bound states of a hydrogen atom in a constant magnetic field with arbitrary strength. Computer Physics Communications, 240, 138.

Chernikov, A., Berkelbach, T. C., Hill, H. M., Rigosi, A., Li, Y., Aslan, O. B.,… Heinz, T. F. (2014). Exciton Binding Energy and Nonhydrogenic Rydberg Series in Monolayer WS2. Physical Review Letters, 113(7), 076802.

Feranchuk, I., Ivanov, A., Le, V. H., & Ulyanenkov, A. (2015). Non-perturbative Description of Quantum Systems (vol. 894). Cham: Springer International Publishing.

Frenkel, J. (1931). On the Transformation of light into Heat in Solids. I. Physical Review,

(1), 17.

Goryca, M., Li, J., Stier, A. V., Taniguchi, T., Watanabe, K., Courtade, E.,… Crooker, S. A. (2019). Revealing exciton masses and dielectric properties of monolayer semiconductors with high magnetic fields. Nature Communications, 10(1), 4172.

Hoang-Do, N. T., Hoang, V. H., & Le, V. H. (2013). Analytical solutions of the Schrödinger equation for a two-dimensional exciton in magnetic field of arbitrary strength. Journal of Mathematical Physics, 54(5), 052105.

Hoang-Do, N.-T., Pham, D. L., & Le, V. H. (2013). Exact numerical solutions of the Schrödinger equation for a two-dimensional exciton in a constant magnetic field of arbitrary strength. Physica B: Condensed Matter, 423, 31.

Keldysh, L. V. (1979). Coulomb interaction in thin semiconductor and semimetal films. JETP Lett., 29(11), 658.

Kylänpää, I., & Komsa, H.-P. (2015). Binding energies of exciton complexes in transition metal dichalcogenide monolayers and effect of dielectric environment. Physical Review B, 92(20), 205418.

Levi-Civita, T. (1956). Opere Metematiche. Memorie e Note. Vol. II: 1901 – 1907. Bologna: Nicola Zanichelli Editore.

Liu, E., van Baren, J., Taniguchi, T., Watanabe, K., Chang, Y. C., & Lui, C. H. (2019). Magnetophotoluminescence of exciton Rydberg states in monolayer WSe2. Physical Review B, 99(20), 205420.

McDonnell, L. P., Viner, J. J. S., Rivera, P., Xu, X., & Smith, D. C. (2020). Observation of intravalley phonon scattering of 2s excitons in MoSe 2 and WSe 2 monolayers. 2D Materials, 7(4), 045008.

Nguyen, D. A. P., Ly, D. N., Le, D. N., Hoang, N. T. D., & Le, V. H. (2019). High-accuracy energy spectra of a two-dimensional exciton screened by reduced dimensionality with the presence of a constant magnetic field. Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures, 113, 152.

Raja, A., Chaves, A., Yu, J., Arefe, G., Hill, H. M., Rigosi, A. F.,… Chernikov, A. (2017). Coulomb engineering of the bandgap and excitons in two-dimensional materials. Nature Communications, 8(May), 1.

Rytova, N. S. (1967). The screened potential of a point charge in a thin film. Vestnik Moskovskogo Universiteta. Fizika, 22(3), 30-37.

Stier, A. V., Wilson, N. P., Velizhanin, K. A., Kono, J., Xu, X., & Crooker, S. A. (2018). Magnetooptics of Exciton Rydberg States in a Monolayer Semiconductor. Physical Review Letters, 120(5), 057405.

Wannier, G. H. (1937). The Structure of Electronic Excitation Levels in Insulating Crystals. Physical Review, 52(3), 191.




DOI: https://doi.org/10.54607/hcmue.js.19.3.3363(2022)

Tình trạng

  • Danh sách trống