論文の概要: AC-Stark Spectroscopy of Interactions between Moiré Excitons and Polarons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.16630v3
- Date: Fri, 30 May 2025 12:19:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-02 19:47:52.381821
- Title: AC-Stark Spectroscopy of Interactions between Moiré Excitons and Polarons
- Title（参考訳）: モアレ励起子とポラロンの相互作用の交流スターク分光
- Authors: B. Evrard, H. S. Adlong, A. A. Ghita, T. Uto, L. Ciorciaro, K. Watanabe, T. Taniguchi, M. Kroner, A. İmamoğlu,
- Abstract要約: 我々は非線形ポンププローブ分光法を用いて電荷調整可能なMoSe$$WS$$moir'eヘテロ構造における光励起を研究する。
弱共振レーザーパルスによる結果として生じるアクスターク効果を測定することにより、基本光励起の性質と相互相互作用にアクセスできる。
- 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 nonlinear pump-probe spectroscopy to study optical excitations in a charge-tunable MoSe$_2$\WS$_2$ moir\'e heterostructure. An intense red-detuned laser pulse creates a photonic dressing of the material by introducing a large virtual population of excitons or exciton polarons in a deep moir\'e potential. By measuring the resulting ac Stark effect with a weak resonant laser pulse, we gain access to the nature and mutual interactions of the elementary optical excitations. At charge neutrality, our measurements reveal that different exciton resonances, associated with confinement of their center-of-mass motion in the moir\'e potential, have a significant spatial overlap. The resulting short-range interactions manifest themselves as a density-dependent blueshift for same-valley excitons and bound biexciton states for opposite-valley excitons. The attractive polaron resonance that appears upon injection of electrons into the heterostructure shows a contrasting behavior: Here, we observe an electron-density-independent light shift and a clear pump-power-dependent saturation. These features are equivalent to that of an ensemble of independent two-level emitters and indicate a breakdown of the Fermi-polaron picture for optical excitations of electrons subject to a strong moir\'e potential. Our work establishes an experimental approach to elucidate the elementary optical excitations of semiconductor moir\'e heterostructures, providing a solid ground for the spectroscopy of correlated electronic and excitonic states in such materials.
- Abstract（参考訳）: 我々は非線形ポンププローブ分光法を用いて電荷調整可能なMoSe$_2$\WS$_2$ moir\'eヘテロ構造における光励起を研究する。
強い赤みがかったレーザーパルスは、深いモワールポテンシャルに多くのエキシトンやエキシトンポラロンを仮想的に導入することで、材料のフォトニックなドレッシングを生成する。
弱共振レーザーパルスによる結果として生じるアクスターク効果を測定することにより、基本光励起の性質と相互相互作用にアクセスできる。
電荷中立性では、モワールポテンシャルにおける中心-質量運動の閉じ込めに関連する異なる励起子共鳴が空間的に有意な重なりを持つことが明らかとなった。
結果として生じる短距離相互作用は、同じバレー励起子に対する密度依存性のブルーシフトと、反対バレー励起子に対する束縛されたバイエクシトン状態として表される。
ヘテロ構造に電子を注入すると生じる魅力的なポーラロン共鳴は対照的な挙動を示す: ここでは、電子密度非依存光シフトと明確なポンプパワー依存飽和を観察する。
これらの特徴は独立した2レベルエミッターのアンサンブルと等価であり、強いモワールポテンシャルを受ける電子の光励起のためのフェルミポーラロン像の分解を示す。
本研究は, 半導体モアレヘテロ構造の基本光学励起を解明するための実験的アプローチを確立し, 相関電子状態と励起電子状態の分光のための固体基底を提供する。
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