Двухмерные полупроводниковые материалы

Координатор проекта: Красавин А.В.
Исследователи Центра: Вагов А.В.,  Лукъянов А.Е., Неверов В.Д.
Сотрудничество: Гулевич Д.Р. (Университет ИТМО, Россия), Перебейнос В. (Университет Нью Йорка в Буффало, США), Жумагулов Я. В. (Университет г. Регенсбурга, Германия).

Недавние результаты и публикации

Нелинейная спектроскопия экситонных состояний в дихалкогенидах переходных металлов

Генерация второй гармоники (ГВГ) – это хорошо известный метод нелинейной спектроскопии для исследования электронной структуры, в частности, в монослоях дихалькогенидов переходных металлов (ТМДП). В данной работе исследуется нелинейная динамика сильно возбужденного монослоя ТМДП путем решения уравнений временной эволюции во времени для матрицы плотности. Показано, что наличие экситонов качественно меняет нелинейную динамику, приводя, в частности, к огромному усилению нелинейного сигнала в зависимости от диэлектрического среды. Также показано, что угловая диаграмма поляризации ГВГ и ее зависимость от силы возбуждения очень чувствительны к типу экситонного состояния. Такая чувствительность свидетельствует о том, что спектроскопия ГВГ является удобным инструментом для анализа тонкой структуры экситонных состояний.

Nonlinear spectroscopy of excitonic states in transition metal dichalcogenides
Y.V. Zhumagulov, V.D. Neverov, A.E. Lukyanov, D.R. Gulevich, A.V. Krasavin, Alexei Vagov, Vasili Perebeinos
Physical Review B 105 (11), 115436 (2022); DOI: 10.1103/PhysRevB.105.115436


Проявления поляронных эффектов в черном фосфоре

Мы исследуем поляронные эффекты в монослое черного фосфора (или фосфорена), обусловленные взаимодействием носителей заряда и собственных фононов. Мы используем микроскопическую модель для описания колебательных спектров и электрон-фононных взаимодействий в рамках подхода сильной связи. Наше адиабатическое решение для поляронов предполагает критическую константу связи λc = 3,0 для самозахвата поляронов в этом анизотропном материале. Мы сообщаем о неадиабатических расчетах перенормировки запрещенной зоны и увеличения эффективной массы в зависимости от температуры и диапазона сил электрон-фононного взаимодействия. Наши результаты демонстрируют неожиданно большую перенормировку запрещенной зоны даже для нижней границы силы электрон-фононного взаимодействия, о которой сообщается в литературе. Мы обнаружили, что оптические фононы дают доминирующий вклад в поляронный эффект.

Polaronic signatures in pristine phosphorene
V.D. Neverov, A.E. Lukyanov, Y.V. Zhumagulov, A.V. Krasavin, V. Perebeinos
Physical Review Materials 5, 054008 (2021); DOI: 10.1063/5.0012971


Трионные спектры фотолюминисценции  легированного монослоя MoS2

Мы показываем, что зависимости спектров фотолюминесценции (ФЛ) легированного монослоя MoS2 от температуры и степени легирования имеет несколько специфических характеристик, определяемых распадом трионных состояний. Хотя излучение света обычно ассоциируется с распадом квазичастиц с нулевым импульсом, в случае трионов излучательная рекомбинация с ненулевым импульсом квазичастицы также возможна. Ненулевой импульс приводит к асимметричному уширению спектрального пика и красному смещению излучаемого света при повышении температуры. Основное состояние триона — темное, что проявляется в резко немонотонной температурной зависимости интенсивности ФЛ. Для описания одночастичных состояний наши расчеты используют расчеты зонной структуры из первых принципов, а также модель Дирака с параметрами, полученными из зонных расчетов. Трионнные состояния получены методом прямого решение трехчастичной задачи в рамках приближения Тамма–Данкова. Численные результаты хорошо оисываются простой моделью, которая дает аналитические выражения для температурных зависимостей спектров ФЛ. Результаты для отрицательно легированного монослоя MoS2 (ML) находятся в превосходном количественном согласии с доступными экспериментальными данными, что подтверждает наш подход.

Three-particle states and brightening of intervalley excitons in a doped MoS2 monolayer
Ya.V. Zhumagulov, A. Vagov, N. Yu. Senkevich, D.R. Gulevich, V. Perebeinos
Phys. Rev. B Phys. Rev. B 101 (24), 245433 (2020); DOI: 10.1103/PhysRevB.101.245433

Trion Induced photoluminescence of a doped MoS2 monolayer
Y.V. Zhumagulov, A. Vagov, P.E. Faria Junior, D.R. Gulevich, V. Perebeinos
J. Chem. Phys. 153 (4), 044132 (2020); DOI: 10.1103/PhysRevB.101.245433