論文の概要: Nonlinear spectroscopy of semiconductor moir\'e materials
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.16630v1
- Date: Mon, 26 Feb 2024 15:02:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-28 20:32:48.323076
- Title: Nonlinear spectroscopy of semiconductor moir\'e materials
- Title（参考訳）: 半導体moir\'e材料の非線形分光
- Authors: B. Evrard, A. Ghita, T. Uto, L. Ciorciaro, K. Watanabe, T. Taniguchi,
M. Kroner and A. \.Imamo\u{g}lu
- Abstract要約: 我々は、時間分解非線形ポンプ-プローブ測定を用いて、半導体モワール材料の特性を明らかにする。
我々は、様々なモーアのミニバンドにおいて、高密度の仮想励起子や励起子-ポラロンを生成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: We use time-resolved nonlinear pump--probe measurements to reveal features of
semiconductor moir\'e materials not accessible to linear spectroscopy. With an
intense, red-detuned pump pulse, we generate a high density of virtual excitons
or exciton--polarons in various moir\'e minibands. A broadband probe pulse in
turn measures the response of all optical resonances induced by the
pump-generated excitations. We generically observe a coherent blue shift
originating from contact-like exciton--exciton interactions. At charge
neutrality, these measurements allow us to assess the spatial overlap between
different optical excitations: in particular, we observe signatures of a bound
biexciton state between two different moire exciton modes. For integer fillings
$\nu=2$ and $\nu=3$ of the moir\'e lattice with electrons, the correlated Mott
state results in a suppression of the exciton--polaron interactions, providing
a nonlinear optical signature of electronic incompressibility. In stark
contrast, for lower electron fillings $\nu < 2$, the light shift of the
attractive polaron resonance is electron density independent. Deeply localized
moir\'e polarons are thus akin to an ensemble of non-interacting two-level
atoms, subject to the single-emitter ac Stark effect. Finally, tuning the pump
laser on resonance with the attractive polaron for $\nu < 2$, we demonstrate
the filling of the moir\'e lattice with localized polarons and thereby realize
a nonequilibrium Bose--Fermi mixture in moir\'e flat bands.
- Abstract（参考訳）: 我々は、時間分解非線形ポンプ-プローブ測定を用いて、リニア分光にはアクセスできない半導体モアレ材料の特徴を明らかにする。
赤調の強いポンプパルスにより、様々なmoir\'eミニバンドにおいて高濃度の仮想励起子または励起子-ポーラロンを生成する。
広帯域プローブパルスはポンプ生成励起によって引き起こされる全ての光共鳴の応答を測定する。
We generically observe a coherent blue shift originating from contact-like exciton--exciton interactions. At charge neutrality, these measurements allow us to assess the spatial overlap between different optical excitations: in particular, we observe signatures of a bound biexciton state between two different moire exciton modes. For integer fillings $\nu=2$ and $\nu=3$ of the moir\'e lattice with electrons, the correlated Mott state results in a suppression of the exciton--polaron interactions, providing a nonlinear optical signature of electronic incompressibility.
対照的に、低い電子充填量$\nu < 2$ の場合、魅力的なポーラロン共鳴の光シフトは電子密度に依存しない。
したがって、深い局所化モワール・ポーラロンは、単一エミッターのアクスターク効果を受けない相互作用しない2レベルの原子のアンサンブルに似ている。
最後に, ポンプレーザと魅力的なポラロンとの共振を$\nu < 2$で調整し, 局所的なポラロンでモアイー格子の充填を実演し, モアイー平面バンドにおける非平衡ボース-フェルミ混合を実現する。
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