突破！CrSBr 中磁表面激子的发现 —— 解锁纳米级量子限域新途径

为探索纳米级量子相的创造与控制问题，研究人员开展 CrSBr 中光学激发的研究，发现磁表面激子，其改变少层晶体光学响应。该成果揭示层状反铁磁体特性，突出磁相互作用对量子限域的意义，值得科研读者一读。

　　

摘要

二维范德华磁体的发现极大地拓展了我们创造和控制纳米级量子相的能力。当二维磁体同时也是半导体时，会展现出一种独特的性能，其具有束缚紧密的激子，且激子的振子强度大，这从根本上决定了光学响应，并且可以通过磁场进行调节。在此，我们报告了一种此前未被识别的光学激发类型 —— 磁表面激子，它由反铁磁自旋关联产生，这种关联将激子限制在 CrSBr（溴硫化铬）的表面。磁表面激子表现出更强的库仑吸引力，相较于体层中受限的激子，具有更高的结合能，并且深刻地改变了少层晶体的光学响应。通过依赖层数和温度的激子反射光谱，确定了表面激子和体激子明显不同的磁限域情况，并且从头算多体微扰理论计算也证实了这一点。通过猝灭层间激子相互作用，CrSBr 的反铁磁序将束缚的电子 - 空穴对严格限制在同一层内，而与总层数无关。我们的研究揭示了层状反铁磁体中独特的受限激子，突出了磁相互作用是实现从少层到体相极限的纳米级量子限域的关键方法。