电控层间三粒子流体：实现可调谐玻色-费米混合相的新平台

《SCIENCE》：Electrically controlled interlayer trion fluid in electron-hole bilayers

本研究通过独立调控过渡金属二硫化物双分子层（如MoSe2/WSe2）中电子-空穴密度比，首次实现了电控层间三粒子（trion）流体。研究人员利用输运、电容和光学测量手段，证实了1e-2h与2e-1h构型三粒子的形成，并发现1e-2h中双空穴呈自旋单态且存在约1毫电子伏特的自旋能隙。该工作为研究多粒子复合物（激子、三粒子等）的平衡态性质及可调玻色-费米混合相提供了突破性实验平台。

　　

通过精确调控钼硒化钼（MoSe₂）与钨硒化钨（WSe₂）组成的范德瓦尔斯异质结双分子层，研究人员成功构建出处于平衡态的量子三粒子（trion）流体。在强耦合电子-空穴（e-h）双层体系中，库仑相互作用驱动电子与空穴自发形成三粒子束缚态，包括单电子-双空穴（1e-2h）和双电子-单空穴（2e-1h）两种构型。实验数据显示，1e-2h三粒子中的双空穴形成自旋单态（spin-singlet），并具有约1毫电子伏特（meV）的自旋能隙。通过静电栅压调控，体系可连续过渡到激子（exciton）流体、三粒子流体、激子-三粒子混合相或三粒子-电荷混合相。这项研究为探索可调谐玻色-费米混合相（Bose-Fermi mixtures）中的关联物相开辟了新路径。