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范德华反铁磁绝缘子中的高各向异性激子和多声子束缚态( Highly Anisotropic Excitons and Multiple Phonon Bound States in a Van der Waals Antiferromagnetic Insulator )
K Hwangbo Q Zhang Q Jiang Y Wang X Xu Article
二维半导体系统，如量子阱和过渡金属二卤代烷，是研究低维光与物质相互作用的基础。到目前为止，由于缺乏合适的材料平台，具有本征磁序的二维半导体中的基元光激发，即激子的研究仍然是一个挑战。本文报道了利用光致发光(PL)和光学反射光谱技术在层状反铁磁绝缘体NiPS3中观测到的与锯齿形反铁磁有序相耦合的激子。激子在PL谱中表现出窄至350ueV的线宽,线极化接近于1。当样品的厚度从五层减小到双层时，单层的光致发光强度被极大地抑制并最终消失，这与双层和单层的带隙都是高度间接的计算结果相一致。在较宽的光谱范围内，我们观察到了强的线性二向色性(LD)，它与激子PL具有相同的光学各向异性轴，被锁定为锯齿方向。激子PL中的LD和线极化度都随着温度的升高而减小，超过Neel温度时变得可以忽略不计。这些观测结果表明，这两个光学量都是对称破缺磁序参量的探针。此外，在LD光谱中观察到一个尖锐的共振，其能量在激子PL附近。在其高能侧存在10多个激子-A1G声子束缚态，这可能是强电子-晶格相互作用对配体-金属电荷转移能的强烈调制所致。我们的工作建立了NiPS3作为研究强关联磁激子物理的一个新的二维平台，同时也是研究具有时间反转对称性破缺的工程物理现象的二维异质结构的一个构件。
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