遷移金属ジチャルコゲン化物単層におけるトリオンの微細構造の静電的および環境制御

充電された励起子またはトリオンは、移行金属ジチャルコゲニド（TMDC）の低次元ドープ単層（ML）の光学スペクトルに不可欠です。3体ハミルトニアンの直接対角線化を使用して、ドーピングおよび誘電体環境の関数として、4種類のTMDC MLSで低地のトリオン状態を計算します。トリオンの微細な構造は、単一粒子バンドのスピンバレーの細かい構造と交換相互作用の間の相互作用の結果であることを示します。ドーピングおよび誘電体環境のバリエーションにより、トリオンエネルギーの微細な構造が調整され、明るい状態と暗い状態のアンチクロスにつながることを実証し、TMDC MLの光学スペクトルに大きな意味を持ちます。

Charged excitons or trions are essential for optical spectra in low-dimensional doped monolayers (ML) of transitional metal dichalcogenides (TMDC). Using a direct diagonalization of the three-body Hamiltonian, we calculate the low-lying trion states in four types of TMDC MLs as a function of doping and dielectric environment. We show that the fine structure of the trion is the result of the interplay between the spin-valley fine structure of the single-particle bands and the exchange interaction. We demonstrate that by variations of the doping and dielectric environment, the fine structure of the trion energy can be tuned, leading to anticrossing of the bright and dark states, with substantial implications for the optical spectra of the TMDC ML.