論文の概要: Observation of moiré trapped biexciton through sub-diffraction-limit probing using hetero-bilayer on nanopillar

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.00879v1
• Date: Sun, 31 Aug 2025 14:45:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.443913
• Title: Observation of moiré trapped biexciton through sub-diffraction-limit probing using hetero-bilayer on nanopillar
• Title（参考訳）: ナノピラー上のヘテロ二層膜を用いたサブ回折限界プローブによるモアレ捕捉バイエクシトンの観察
• Authors: Mayank Chhaperwal, Suman Chatterjee, Suchithra Puliyassery, Jyothsna Konkada Manattayil, Rabindra Biswas, Patrick Hays, Seth Ariel Tongay, Varun Raghunathan, Kausik Majumdar,
• Abstract要約: モワール超格子の周期的ポテンシャル井戸に閉じ込められた層間励起子は、リッチな相互作用物理学を提供する。 2つの層間励起子間のクーロン力は、反発から誘引に切り替わることを示す。 この発見は、層分極による層間励起子を撃退するという通常の概念から逸脱している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The ability to tune the degree of interaction among particles at the nanoscale is highly intriguing. The spectroscopic signature of such interaction is often subtle and requires special probes to observe. To this end, inter-layer excitons trapped in the periodic potential wells of a moir\'e superlattice offer rich interaction physics, specifically due to the presence of both attractive and repulsive components in the interaction. Here we show that the Coulomb force between two inter-layer excitons switches from repulsive to attractive when the length scale reduces from inter-moir\'e-pocket to intra-moir\'e-pocket in a WS$_2$/WSe$_2$ hetero-bilayer - thanks to the complex competition between direct and exchange interaction. The finding is a departure from the usual notion of repelling inter-layer excitons due to layer polarization. This manifests as the simultaneous observation of an anomalous superlinear power-law of moir\'e exciton and a stabilization of moir\'e trapped biexciton. The experimental observation is facilitated by placing the hetero-bilayer on a polymer-nanopillar/gold-film stack which significantly reduces the inhomogeneous spectral broadening by selectively probing a smaller ensemble of moir\'e pockets compared with a flat sample. This creates an interesting platform to explore interaction among moir\'e trapped excitons and higher order quasiparticles.
• Abstract（参考訳）: ナノスケールでの粒子間の相互作用の度合いを調整できることは、非常に興味深い。 このような相互作用の分光的なシグネチャは、しばしば微妙であり、観測するために特別なプローブを必要とする。 この目的のために、モワール超格子の周期的ポテンシャル井戸に閉じ込められた層間励起子は、リッチな相互作用物理学を提供する。 ここでは,WS$_2$/WSe$_2$ヘテロバイ層における2層間エキシトン間のクーロン力は,直接相互作用と交換相互作用の複雑な競合により,長さスケールがmoir\'e-pocketからmoir\'e-pocketに減少すると,反発性から魅力に切り替わることを示す。 この発見は、層分極による層間励起子を撃退するという通常の概念から逸脱している。 これは、moir\e exitonの異常なスーパーリニアパワーローの同時観察と、moir\e trap biexcitonの安定化として現れている。 本発明の実験観察は、平らな試料に比べてより小さなモワーイエポケットのアンサンブルを選択的に探すことにより、不均一なスペクトル拡大を著しく低減するポリマーナノピラ/ゴールドフィルムスタック上にヘテロ二層を配置することで容易となる。 これにより、モワール配座励起子と高次準粒子間の相互作用を探索する興味深いプラットフォームが形成される。

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