自由二维h-BN的激子色散精细结构与深紫外光导性

《Nature Communications》：Exciton dispersion fine structure and deep ultraviolet optical conductivity of freestanding two-dimensional h-BN

　　

摘要

在具有较大结合能的二维带隙材料中，激子控制着光与物质的相互作用。尽管对半导体过渡金属硫属化合物在可见光范围内的光学特性进行了大量研究，但我们仍缺乏对绝缘性二维材料激子结构的光学吸收研究，而这些研究需要使用紫外线（UV）光源。此外，由于分辨率较低，对激子在光学极限附近动量分布的测量非常罕见，而这种测量对于揭示准粒子相互作用至关重要。为填补这一空白，我们采用了高动量分辨率的电子能量损失谱（q-EELS）技术来研究单层和少层六方氮化硼中的激子分布。令人惊讶的是，我们发现第一个亮激子能带具有精细的结构，该结构由两个特征组成（A和\({{{\rm{A}}}}^{{\prime} }\)），这些特征仅在低动量区域可见，而冻核Bethe-Salpeter计算并未预测到这一现象。通过引入光学导电性近似（OCA），我们从实验得到的q-EELS光谱中提取了零动量处的深紫外光学导电性σ(ω)，并讨论了σ(ω