【复材信息】他，又一篇Science！

04-25 10:42

总结

一对二维(2D)系统，其中一个有电子载流子，另一个有空穴载流子，它们被薄绝缘层隔开，可以承载相关的固层激子。据估计，这些激子将表现出超流性，以及所谓的完美库仑拖拽，其中一层中的电流会在另一层中产生相同但相反的电流。如今，两项研究在低温下观察到了几乎完美的拖拽效应，由二硒化钼和二硒化钨层组成，以及六方氮化硼分离的异质结构。本文依靠光学技术，Nguyen等人使用传输测量。在这类异质结构中，这些研究为激子运输提供了可能性，包括寻找超流性。 — Jelena Stajic

选题背景

强耦合电子-空穴两层可以承载固层激子的量子状态，如零磁场下的高温激子凝聚状态。估计这种状态会表现出完美的库仑拖拽，一楼的电流会伴随着另一楼相同但相反的电流。

有鉴于此，加州大学伯克利分校王枫，Andrew Y. 在Science期刊上，Joe等人发表了题为“Perfect Coulomb drag and exciton transport in an excitonic insulator"最新论文。基于MoSe2//，他们使用光学技术进行测试。hBN与WSe2异质结构相关的电子-空穴两层的电输运行。

在低温下，作者观察到了完美的库仑在激子绝缘中的拖拽；固体激子的反向电阻保持有限。这些结果表明，激子气体没有凝结成超流体。根据作者的工作描述，动态光谱为激子在相关电子-空穴液体中的运输提供了强大的工具。

研究亮点

(1)在TMD异质结构电子-空穴两层系统的基础上，第一次观察到完美的库仑拖拽效应，得到了驱动电流在一层中产生的电流在另一层中具有相同但相反的特性。这一结果证明，当电子和空穴密度相同时，激子在两层系统中表现出很强的相关性。

(2)通过开发光学技术，激子运输行为成功测量，无需传统电接触传输电流。数据显示，当额外电荷存在时，库仑的拖拽效应并不完美，但仍保持强度，暴露了激子流动在不同电荷密度下的变化特征。

(3)试验进一步发现，激子超流体的形成在低至2K的温度下没有被观察到，这与许多理论预测相悖，提醒激子气体不凝聚成超流体。这一发现为激子超流体的存在和特性提供了新的实验依据，挑战了进一步研究电子-空穴双层的量子状态。

图文解读

图1. 关联电子-空穴两层器件

图2. 强库仑在电子-空穴两层拖拽。

图3. 运输激子和电荷

图4. 中性电荷下的拖拽行为和激子运输

结论展望

本文表明，在没有外部磁场的情况下，完美的库仑拖拽完成了电子-空穴两层系统的激子绝缘物。根据过渡元素，作者的结果确立了二硫化物（TMD）作为激子电子设备的前景平台，电子-空穴两层。虽然作者没有在TMD两层观察到激子超流体，但作者的研究为进一步研究反向超导性和激子凝聚体，尤其是样品质量进一步提高奠定了基础。这里展示的光学技术为研究TMD基系统中的运输和运行提供了一种方法，特别是在量子关联效应强但电接触难以实现的低夹杂区间。

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