論文の概要: Spectral Features of the Fourth Order Irreducible Correlations in a Monolayer Semiconductor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.01853v1
- Date: Fri, 3 May 2024 04:53:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-06 13:45:11.340506
- Title: Spectral Features of the Fourth Order Irreducible Correlations in a Monolayer Semiconductor
- Title（参考訳）: 単層半導体における4次不還元性相関のスペクトル特性
- Authors: Jiacheng Tang, Cun-Zheng Ning,
- Abstract要約: 四体Bethe-Salpeter方程式(4B-BSE)を用いた2電子と2孔(2e2h)の相関について検討する。
驚くべきことに、これまで見たことのないエキシトンの下40mVのエネルギー範囲で、豊富なスペクトルピークが見つかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9208007322096533
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Understanding high-order correlations or multi-particle entities in a many-body system is not only of fundamental importance in condensed matter physics, but also critical for many technological applications. So far, higher-order multi-particle irreducible correlations in semiconductors have not been studied beyond the second-order or two-particle case. In this paper, we study the correlation of two electrons and two holes (2e2h) using the four-body Bethe-Salpeter equation (4B-BSE) and applied to the calculation of the helicity-resolved absorption between the two-body and four-body states for a monolayer MoTe2. Surprisingly, we found a rich series of spectral peaks within an energy span of ~40 meV below the exciton that has not been seen before. To understand the origin of the new spectral peaks, the Feynman diagrams of the 4B BSE are recast into the cluster expansion formalism, allowing us to study the individual effects of selected clusters or correlations of various orders. We found that the irreducible clusters of orders up to the 3rd and their factorized combinations cannot explain the spectral features. Importantly, we found that the 4th order irreducible correlation is necessary and sufficient to explain the new features. The 4th order irreducible correlation corresponds to a four-particle irreducible cluster involving two electrons and two holes, alternatively called quadron or quadruplon. The new 4th order correlation or four-particle entity not only enriches our understanding of many-body correlations but also could provide new mechanism for light emission or absorption for possible new optoelectronic devices.
- Abstract（参考訳）: 多体系における高次相関や多粒子構造を理解することは、凝縮物質物理学における基本的な重要性だけでなく、多くの技術応用においても重要である。
これまでのところ、半導体中の高次多粒子既約相関は、2次または2粒子の場合を超えて研究されていない。
本稿では,2つの電子と2つのホール (2e2h) の相関関係を, 4体Bethe-Salpeter方程式 (4B-BSE) を用いて検討し, 単層MoTe2における2体および4体状態間のヘリシティ分解吸収の計算に応用した。
驚いたことに、これまで見たことのないエキシトンの下約40mVのエネルギー範囲で、スペクトルの豊富なピークが見つかった。
新しいスペクトルピークの起源を理解するため、4B BSEのファインマン図はクラスタ展開形式に再キャストされ、選択されたクラスタの個々の効果や様々な順序の相関について研究することができる。
3階までの既約オーダーのクラスタとそれらの分解された組み合わせは、スペクトルの特徴を説明できないことがわかった。
重要なことに,第4次非既約相関は,その特徴を説明するのに十分必要であり,十分であることがわかった。
第4次既約相関は、2つの電子と2つの穴を含む4粒子既約クラスターに対応する。
新しい4次相関あるいは4粒子実体は、多体相関の理解を深めるだけでなく、新しい光電子デバイスのための新しい発光や吸収のメカニズムを提供するかもしれない。
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