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范德华反铁磁绝缘子中的高各向异性激子和多重声子束缚态( 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化物，是研究低维光-物质相互作用的基础。迄今为止，由于缺乏合适的材料平台，对具有本征磁有序的二维半导体中的初等光激发即激子的研究仍然是一个挑战。本文用光致发光(PL)和光学反射光谱观察了层状反铁磁绝缘体NiPS3中与之字形反铁磁有序耦合的激子。在PL谱中，激子的线宽窄至350ueV，线偏振度接近单位。当样品的厚度从五层减小到双层时，光致发光强度被大大抑制，并最终在单层中消失，这与计算的带隙对于双层和单层都是高度间接的一致。我们在很宽的光谱范围内观察到了强的线性二色性(LD)，它与激子PL具有相同的光学各向异性轴，被锁定在锯齿形方向上。激子PL中的LD和线偏振度都随温度的升高而减小，在Neel温度以上变得可以忽略不计。这些观测结果表明，这两个光学量都是对称性破缺磁序参量的探针。此外，在LD谱中观察到一个尖锐的共振，其能量位于激子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。我们的工作为NiPS3建立了一个新的二维平台，用于探索具有强关联的磁激子物理，也为具有时间反转对称性破缺的工程物理现象提供了二维异质结构的基础。
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