NGHIÊN CỨU EXCITON TRUNG HÒA TRONG ĐƠN LỚP DICHALCOGENIDE KIM LOẠI-CHUYỂN TIẾP ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP TOÁN TỬ
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, chúng tôi giới thiệu một phương pháp phân tích hiệu quả để giải phương trình Schrödinger cho hệ exciton trung hòa trong từ trường đều. Cách tiếp cận được xây dựng dựa trên việc kết hợp linh hoạt giữa phương pháp toán tử FK (Feranchuk-Komarov) truyền thống với phép biến đổi Fourier trực tiếp trong không gian (x, y). Phương pháp này không chỉ thân thiện với các thiết kế thực nghiệm mà còn rất triển vọng cho bài toán nguyên tử hai electron như bài toán trion trong đơn lớp TMDs. Chúng tôi đã thu được năng lượng giải tích bậc 0 theo từ trường đều có cường độ bất kì với độ lệch dưới 0.6% so với công trình khác. Đồng thời, năng lượng bằng số cũng được tính với độ chính xác 10-6, kết quả phù hợp với công trình khác với độ lệch trung bình 0.03% khi hàm sóng được ngắt chuỗi đến 30 số hạng khai triển. Bên cạnh đó, chúng tôi đã xây dựng chương trình tính toán bằng ngôn ngữ FORTRAN, áp dụng lập trình song song MPI (Message Passing Interface) cho việc tính các yếu tố ma trận và giải phương trình trị riêng, vector riêng. Điều này giúp cải thiện thời gian tính toán cho bài toán nguyên tử một electron, đồng thời mở ra khả năng mở rộng phương pháp cho các bài toán trion.
Từ khóa
toán tử sinh-hủy hạt, bộ hàm cơ sở, exciton, phép biến đổi Fourier, phương pháp toán tử, trion, hệ nguyên tử hai chiều
Chi tiết bài viết
Tài liệu tham khảo
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. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.205420
Liu, E., van Baren, J., Lu, Z., Taniguchi, T., Watanabe, K., Smirnov, D., Chang, Y.-C., & Lui, C. H. (2021). Exciton-polaron Rydberg states in monolayer MoSe2 and WSe2. Nature Communications, 12(1), 6131. https://doi.org/10.1038/s41467-021-26304-w
Ly, D.-N., Le, D.-N., Nguyen, D.-A. P., Hoang, N.-T. D., Phan, N.-H., Nguyen, H.-M. L., & Le, V.-H. (2023a). Retrieval of material properties of monolayer transition metal dichalcogenides from magnetoexciton energy spectra. Physical Review B, 107(20), 205304. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.107.205304
Ly, D.-N., Le, D.-N., Phan, N., & Le, V. (2023b). Thermal effect on magnetoexciton energy spectra in monolayer transition metal dichalcogenides. Physical Review B, 107(15), 155410. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.107.155410
Molas, M. R., Slobodeniuk, A. O., Nogajewski, K., Bartos, M., Bala, Ł., Babiński, A., Watanabe, K., Taniguchi, T., Faugeras, C., & Potemski, M. (2019). Energy spectrum of two-dimensional excitons in a nonuniform dielectric medium. Physical Review Letters, 123(13), 136801. 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: Low-Dimensional Systems and Nanostructures, 113, 152–164. https://doi.org/10.1016/j.physe.2019.05.007
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. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.057405