电子-空穴双层结构中的双组分激子凝聚态

《Nature》：Two-component exciton condensates in an electron–hole bilayer

　　

摘要

当玻色子凝聚成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）时，宏观量子相干性就会出现^{1，2，3，4，5}。激子是一种长期以来被期待的固态途径，可以实现高温BEC，具有强相互作用、电可调性以及潜在的多组分自旋序，但迄今为止尚未获得平衡凝聚的确切证据。在这里，我们通过探测组成电子和空穴的自旋-能级易感性，在MoSe₂/hBN/WSe₂电子-空穴双层结构中发现了双组分激子BEC的证据^{6，7，8，9。这种异质结构容纳了具有四种自旋-能级类型的平衡激子流体。在稀释制冷机中进行的磁光光谱学研究揭示了三种具有不同能级极化的激子凝聚相。在零磁场下，多体基态是两种凝聚的能级内激子类型的相干叠加。在磁场作用下，能级内激子凝聚体首先在弱临界场下通过一级量子相变转变为双组分能级间凝聚体，然后在高场下转变为完全极化的单组分凝聚体。这些凝聚特征在密度-温度空间中形成一个穹顶形状，并持续存在到大约1.8 K。我们的结果表明，范德华电子-空穴双层是一个适用于强相互作用、多组分激子BEC的多功能平台。}