論文の概要: Excitonic Mott insulator in a Bose-Fermi-Hubbard system of moiré $\rm{WS}_2$/$\rm{WSe}_2$ heterobilayer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.09731v2
- Date: Fri, 29 Mar 2024 01:09:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-01 20:56:17.092267
- Title: Excitonic Mott insulator in a Bose-Fermi-Hubbard system of moiré $\rm{WS}_2$/$\rm{WSe}_2$ heterobilayer
- Title（参考訳）: moiré $\rm{WS}_2$/$\rm{WSe}_2$ヘテロビレイヤーのボース・フェルミ・ハバード系における励起モット絶縁体
- Authors: Beini Gao, Daniel G. Suárez-Forero, Supratik Sarkar, Tsung-Sheng Huang, Deric Session, Mahmoud Jalali Mehrabad, Ruihao Ni, Ming Xie, Pranshoo Upadhyay, Jonathan Vannucci, Sunil Mittal, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Atac Imamoglu, You Zhou, Mohammad Hafezi,
- Abstract要約: 遷移金属ジアルコゲナイドヘテロ二層膜を用いたフェミオンとボソニックの相互作用について検討した。
ボソンの弱い相互作用を持つ気体の期待挙動とは対照的に,励起子拡散はポンプ強度の増加に一定である。
我々のシステムは、量子多体モデルの探索に制御可能なアプローチを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5312601525030873
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Understanding the Hubbard model is crucial for investigating various quantum many-body states and its fermionic and bosonic versions have been largely realized separately. Recently, transition metal dichalcogenides heterobilayers have emerged as a promising platform for simulating the rich physics of the Hubbard model. In this work, we explore the interplay between fermionic and bosonic populations, using a $\rm{WS}_2$/$\rm{WSe}_2$ heterobilayer device that hosts this hybrid particle density. We independently tune the fermionic and bosonic populations by electronic doping and optical injection of electron-hole pairs, respectively. This enables us to form strongly interacting excitons that are manifested in a large energy gap in the photoluminescence spectrum. The incompressibility of excitons is further corroborated by measuring exciton diffusion, which remains constant upon increasing pumping intensity, as opposed to the expected behavior of a weakly interacting gas of bosons, suggesting the formation of a bosonic Mott insulator. We explain our observations using a two-band model including phase space filling. Our system provides a controllable approach to the exploration of quantum many-body effects in the generalized Bose-Fermi-Hubbard model.
- Abstract（参考訳）: ハバードモデルを理解することは様々な量子多体状態の研究に不可欠であり、そのフェルミオンバージョンとボソニックバージョンは独立して実現されてきた。
近年,遷移金属ジアルコゲナイドヘテロ二層膜がハバードモデルのリッチ物理をシミュレートするための有望なプラットフォームとして出現している。
本研究では、このハイブリッド粒子密度をホストする$\rm{WS}_2$/$\rm{WSe}_2$ヘテロ双層デバイスを用いて、フェルミオンとボソニックの集団間の相互作用を探索する。
我々は電子ドーピングと電子-ホール対の光注入によってそれぞれフェルミオンとボゾンの集団を独立に調整する。
これにより、発光スペクトルにおいて大きなエネルギーギャップに現れる強い相互作用を持つ励起子を形成することができる。
励起子の非圧縮性は、ボソンの弱い相互作用を持つ気体の期待する挙動とは対照的に、ポンプ強度の増加に一定である励起子拡散を測定することでさらに相関し、ボゾンモット絶縁体の形成が示唆される。
位相空間充填を含む2バンドモデルを用いて観測を行った。
我々のシステムは、一般化されたボース・フェルミ・ハッバードモデルにおける量子多体効果の探索に制御可能なアプローチを提供する。
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