論文の概要: Signatures of collective photon emission and ferroelectric ordering of excitons near their Mott insulating state in a WSe$_2$/WS$_2$ heterobilayer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.19490v1
- Date: Wed, 26 Feb 2025 19:00:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-28 14:55:47.926974
- Title: Signatures of collective photon emission and ferroelectric ordering of excitons near their Mott insulating state in a WSe$_2$/WS$_2$ heterobilayer
- Title（参考訳）: WSe$_2/WS$_2$ヘテロビ層におけるモット絶縁状態近傍における励起子の集合光子放出と強誘電性秩序のシグナチャ
- Authors: Luka Matej Devenica, Zach Hadjri, Jan Kumlin, Runtong Li, Weijie Li, Daniel Suarez Forrero, Valeria Vento, Nicolas Ubrig, Song Liu, James Hone, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Thomas Pohl, Ajit Srivastava,
- Abstract要約: 強い励起子-励起子相互作用によって誘導される双極子モーア励起子の面内強誘電相の証拠を示す。
我々は、近年の光子放出の驚くべきスピードアップと、励起崩壊の低密度化を発見した。
我々の研究は、モワール格子における強い双極子間相互作用の最初の証拠を提供し、モワール量子物質のプローブとしての集合光子放射を実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.513261477879772
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- Abstract: Spontaneous symmetry breaking, arising from the competition of interactions and quantum fluctuations, is fundamental to understanding ordered electronic phases. Although electrically neutral, optical excitations like excitons can interact through their dipole moment, raising the possibility of optically active ordered phases. The effects of spontaneous ordering on optical properties remain largely unexplored. Recent observations of the excitonic Mott insulating state in semiconducting moir\'e crystals make them promising for addressing this question. Here, we present evidence for an in-plane ferroelectric phase of dipolar moir\'e excitons driven by strong exciton-exciton interactions. We discover a surprising speed-up of photon emission at late times and low densities in excitonic decay. This counterintuitive behavior is attributed to collective radiance, linked to the transition between disordered and symmetry-broken ferroelectric phases of moir\'e excitons. Our findings provide first evidence for strong dipolar inter-site interactions in moir\'e lattices, demonstrate collective photon emission as a probe for moir\'e quantum materials, and pave the way for exploring cooperative optical phenomena in strongly correlated systems.
- Abstract（参考訳）: 相互作用と量子ゆらぎの競合から生じる自発的対称性の破れは、順序付けられた電子相を理解するのに基本的なものである。
電気的に中性であるが、励起子のような光励起は双極子モーメントを通して相互作用し、光学活性な秩序相の可能性を高める。
自然順序付けが光学特性に与える影響はほとんど未解明のままである。
半伝導性モア'e結晶における励起モット絶縁状態の最近の観察は、この問題に対処することを約束している。
ここでは、強い励起子-励起子相互作用によって駆動される双極子モーアエ励起子の面内強誘電相の証拠を示す。
我々は、近年の光子放出の驚くべきスピードアップと、励起崩壊の低密度化を発見した。
この反直感的振舞いは、モワールエ励起子の乱れと対称性の破れた強誘電相の遷移に関連づけられた集合放射によるものである。
以上の結果から,モワール配位子格子における強い双極子間相互作用を示す最初の証拠が得られ,モワール配位子量子物質のプローブとしての集合光子放射が示され,強相関系における協調光学現象の探索方法が示された。
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