Experimental and theoretical characterization of x-ray induced excitons, magnons, and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:math> transitions in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>MoO</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:math> nanosheets
Notice bibliographique
Résumé
The Mo $4d$ shell in the ground state of ${\mathrm{MoO}}_{3}$ is widely believed to be unoccupied. However, this assumption lacks clear experimental and theoretical corroboration. Using x-ray absorption and emission spectroscopy along with resonant inelastic x-ray scattering, we provide experimental evidence of two-dimensional ${\mathrm{MoO}}_{3}$ exhibiting enhanced many-body effects due to its reduced dimensionality. The observed phenomena include many-body effects such as $dd$ and spin-flip excitations, valence-hole and excited electron, and core-hole and excited electron bound excitonic states. Moreover, density functional theory and ligand field-based calculations were performed to investigate and interpret the experimental spectra. Considering that these many-body effects can only be observed by the interaction of x-ray photons with ${\mathrm{MoO}}_{3}$ if the $4d$ state is partially occupied, our experimental and theoretical approach clearly demonstrates a partial occupation of the Mo $4d$ state, refuting the assumption that the ground state is a $4{d}^{0}$ state. The Mo d occupancy is $4{d}^{3.36}$ and $4{d}^{3.53}$ determined with two different theoretical approaches (density functional theory and multiplet, respectively) and the computed spectra agree very well with our measurements further supporting this finding. Both the two- and three-dimensional samples exhibit strong core-hole effects that reduce the absorption onset at both the Mo ${M}_{2,3}$ and O $K$ edge. The band gap of the three-dimensional sample is experimentally found to be 3.1 \ifmmode\pm\else\textpm\fi{} 0.2 eV; however, for the two-dimensional material, strong many-body effects, even at the O $K$ edge, prevent an accurate determination of this value. The presence of these quasiparticles influences the band dispersions near the Fermi level, and thus has a key role in the performance of possible ${\mathrm{MoO}}_{3}$-based devices.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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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 | 0,004 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,002 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,097 | 0,002 |
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.
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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; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.
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