NĂNG LƯỢNG EXCITON TRẠNG THÁI CƠ BẢN TRONG ĐƠN LỚP CHALCOGEN ĐÔI KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP

Nguyễn Ngọc Huy, Phan Ngọc Hưng, Đinh Thị Hạnh

Tóm tắt


Sử dụng phương pháp lí thuyết nhiễu loạn có điều tiết (Modulated Perturbation Method – MPM) ở gần đúng bậc hai để giải phương trình Schrödinger, chúng tôi thu được biểu thức giải tích cho năng lượng exciton ở trạng thái cơ bản trong đơn lớp chalcogen đôi kim loại chuyển tiếp (Transition Metal Dichalcogenide – TMDC). Kết quả thu được có tính tổng quát cho nhiều loại TMDC khác nhau. Việc kiểm tra độ chính xác cho hai loại TMDC là WS2 và WSe2 bằng cách so sánh với kết quả chính xác bằng số cho thấy sai số của biểu thức năng lượng giải tích dưới 0.5%. Đây là kết quả có ý nghĩa khoa học và thúc đẩy việc tiếp tục nghiên cứu cho các trạng thái kích thích cao hơn.

Từ khóa


exciton; phương pháp toán tử FK; phương pháp nhiễu loạn có điều tiết; TMDC

Toàn văn:

PDF

Trích dẫn


Berkelbach, T. C., Hybertsen, M. S., & Reichman, D. R. (2013). Theory of neutral and charged excitons in monolayer transition metal dichalcogenides. Physical Review B, 88, Article 045318. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.045318

Chernikov, A., Berkelbach T. C., Hill H. M., Rigosi A., Li Y., Aslan O. B., Reichman D. R., Hybertsen M. S., & Heinz T. F. (2014). Exciton biding energy and nonhydrogenic Rydberg series in monolayer WS2. Physical Review Letters, 113, Article 076802. https://doi.org/10.48550/arXiv.1403.4270

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

Henriques, J. C. G., Kamban H. C., Pedersen T. G., & Peres N. M. R. (2021). Calculation of the nonlinear response functions of intraexciton transitions in two-dimensional transition metal dichalcogenides. Physical Review B, 103, Article 235412. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.103.235412

Hoang, D. N. T., Pham, D. L., and 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, 31-37. http://dx.doi.org/10.1016/j.physb.2013.04.040

Keldysh, L. V. (1979). Coulomb interaction in thin semiconductor and semimetal films. JETP Letters, 29(11), 658-660.

Lin, Y., Chan Y.-h., Lee W., Lu L.-S., Li Z., Chang W.-H., Shih C.-K., Kaindl R. A., Louie S. G., & Lanzara A. (2022). Exciton-driven renormalization of quasiparticle band structure in monolayer MoS2. Physical Review B, 106, Article L081117. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.L081117

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), Article 205420. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.205420

Ly, D. N., Le, D. N., Nguyen, D. A. P., Hoang, D. N. T., Phan, N. H., Nguyen, L. H. M.,

& Le, V. H. (2023). Retrieval of material properties of monolayer transition metal dichalcogenides from magnetoexciton energy spectra. Physical Review B, 107, Article 205304.

Molas, M. R., A. O. Slobodeniuk, K. Nogajewski, M. Bartos, L. Bala, A. Babinski, K. Watanabe, T. Taniguchi, C. Faugeras, and M. Potemski. (2019). Energy spectrum of two-dimensional excitons in a nonuniform dielectric medium. Physical Review Letters, 123, Article 36801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.136801

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, 113, 152-164.

Nguyen, N. Q., Doan P. T., Phan, N. H., Ly, D. N., & Le V. H. (2023). Energies and diamagnetic constants of exciton in monolayer WSe2. Ho Chi Minh City University of Education Journal of Science. (Accepted).

Nguyen-Truong T. H. (2022). Exciton binding energy and screening length in two-dimensional semiconductors. Physical Review B, 105, Article L201407. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.L201407

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, Article 057405. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.057405

Zhu, B., Chen, X., and Cui, X. (2015). Exciton biding energy of monolayer WS2. Scientific reports 5, 218(2015), Article 9218. https://doi.org/10.1038/srep09218




DOI: https://doi.org/10.54607/hcmue.js.21.2.4054(2024)

Tình trạng

  • Danh sách trống