Theory of Excitons in Atomically Thin Semiconductors: Tight-Binding Approach
Notice bibliographique
Résumé
Atomically thin semiconductors from the transition metal dichalcogenide family are materials in which the optical response is dominated by strongly bound excitonic complexes. Here, we present a theory of excitons in two-dimensional semiconductors using a tight-binding model of the electronic structure. In the first part, we review extensive literature on 2D van der Waals materials, with particular focus on their optical response from both experimental and theoretical points of view. In the second part, we discuss our ab initio calculations of the electronic structure of MoS2, representative of a wide class of materials, and review our minimal tight-binding model, which reproduces low-energy physics around the Fermi level and, at the same time, allows for the understanding of their electronic structure. Next, we describe how electron-hole pair excitations from the mean-field-level ground state are constructed. The electron–electron interactions mix the electron-hole pair excitations, resulting in excitonic wave functions and energies obtained by solving the Bethe–Salpeter equation. This is enabled by the efficient computation of the Coulomb matrix elements optimized for two-dimensional crystals. Next, we discuss non-local screening in various geometries usually used in experiments. We conclude with a discussion of the fine structure and excited excitonic spectra. In particular, we discuss the effect of band nesting on the exciton fine structure; Coulomb interactions; and the topology of the wave functions, screening and dielectric environment. Finally, we follow by adding another layer and discuss excitons in heterostructures built from two-dimensional semiconductors.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,003 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,012 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».