EXCITON TRONG ĐƠN LỚP PHỐT-PHO ĐEN BẤT ĐẲNG HƯỚNG KHI CÓ MẶT CỦA TỪ TRƯỜNG – TIẾP CẬN ĐẠI SỐ
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Exciton trong vật liệu bán dẫn đơn lớp đang được quan tâm rộng rãi do các ứng dụng quan trọng trong quang điện tử. Phương pháp đại số tiếp cận vấn đề này đã được phát triển cho exciton trong vật liệu đơn lớp chalcogen đôi kim loại chuyển tiếp với nhiều kết quả quan trọng. Trong công trình này, chúng tôi tiếp tục phát triển cách tiếp cận đại số đó cho exciton trong một loại vật liệu đơn lớp khác, có cấu trúc bất đẳng hướng, là phốt-pho đen. Bài toán này có cấu trúc phức tạp hơn, tuy nhiên chúng tôi đã xây dựng được biểu diễn đại số cho phương trình Schrödinger qua các toán tử sinh hủy lượng tử, sau đó xây dựng bộ hàm sóng cơ sở và thu được biểu thức giải tích cho các yếu tố ma trận với bộ hàm cơ sở này. Kết hợp với tính toán đại số, lí thuyết nhiễu loạn có điều tiết được áp dụng cho bài toán khi có mặt từ trường, cho kết quả phù hợp với tính toán của phương pháp khác mặc dù mới tính đến gần đúng bậc không. Kết quả này là một bước quan trọng, thúc đẩy việc áp dụng phương pháp đại số cho exciton hai chiều bất đẳng hướng ở các bậc cao hơn trong các công trình tiếp theo.
Từ khóa
phương pháp đại số, bất đẳng hướng, toán tử sinh hủy, exciton, đơn lớp phốt-pho đen, lí thuyết nhiễu loạn có điều tiết
Chi tiết bài viết
Tài liệu tham khảo
Avsar, A., Vera-Marun, I. J., Tan J. Y., Watanabe, K., Taniguchi, T., Castro Neto, A. H., & Ozyilmaz B. (2015). Air-stable transport in graphene-contacted, fully encapsulated ultrathin black phosphorus-based field- effect transistors. ACS Nano 9, 4138.
Feranchuk, I., Ivanov, A., Le, V. H., & Ulyanenkov, A. (2015). Non-perturbative Description of Quantum Systems (Vol. 894). Cham: Springer International Publishing.
Geim, A. K. & Grigorieva, I. V. (2013). Van der Waals heterostructures. Nature (London), 499, 419.
Hill, H. M., Rigosi, A. F., Roquelet, C., Chernikov, A., Berkelbach, T. C., Reichman, D. R., Hybertsen, M. S., Brus, L. E., & Heinz, T. F. (2015). Observation of excitonic Rydberg states in monolayer MoS2 and WS2 by photoluminescence excitation spectroscopy. Nano Lett., 15, 2992.
Keldysh, L. V. (1979). Coulomb interaction in thin semiconductor and semimetal films. JETP Lett., 29, 658.
Kezerashvili, R. Y., Spiridonova, A., & Andrew Dublin, A. (2022). Magnetoexcitons in phosphorene monolayers, bilayers, and van der Waals heterostructures. Phys. Rev. Research, 4, 013154.
Li, J., Ma, J., Cheng, X., Liu, Z., Chen, Y, & Li, D. (2020). Anisotropy of excitons in two-dimensional perovskite crystals. ACS Nano 14, 2156.
Li, L., Yu, Y., Ye, G. J., Ge, Q., Ou, X., Wu, H., Feng, D., Chen, X. H., & Zhang, Y. (2014). Black phosphorus field-effect transistors. Nature Nanotech, 9, 372.
Ly, D. N., Le, D. N., Phan, N. H., & Le, V. H. (2023). Thermal effect on magnetoexciton energy spectra in monolayer transition metal dichalcogenides. Phys. Rev. B., 107, 155410.
Ly, D. N., Huynh, N. T. T., Nguyen, L. H. M., Nguyen, N. Q., Doan, P. T., & Phan, N. H. (2022). Regulated perturbation theory for neutral exciton energy in a uniform magnetic field. Ho Chi Minh City University Journal of Science, 19(3), 399-410.
Nguyen, P. D. A., Ly D. N., Le D. N., Hoang, D. N. T., & 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.
Prada, E., Alvarez, J., Narasimha-Acharya, K., Bailen, F., & Palacios, J. (2015). Effective-mass theory for the anisotropic exciton in two-dimensional crystals: Application to phosphorene. Phys. Rev. B 91, 245421.
Wang, G., Chernikov, A., Glazov, M. M., Heinz, T. F., Marie, X., Amand, T., & Urbaszek, B. (2018). Colloquium: Excitons in atomi- cally thin transition metal dichalcogenides. Rev. Mod. Phys. 90, 021001.
Wu, S. (2022). Anisotropic exciton states and excitonic absorption spectra in a freestanding monolayer black phosphorus. Physica E, 141, 115238.