莫列激子於過渡金屬二硫族化物的光學及傳輸性質之理論研究

Theoretical studies of optical and transport properties of Moiré excitons in transition metal dichalcogenides

趙永鈞(Yung-Chyn Chao)

指導教授 ： 蘇蓉容

國立交通大學/理學院/電子物理系所/碩士(2020年)

摘要

過渡金屬二硫屬化物(TMD)，是種如同石墨烯的二維晶體材料，主要由過渡金屬像
是鎢、鉬結合硫化物如：硫、硒而成，該種材料因為其有限大的能隙，是為一種半導
體材料，對過渡金屬二硫屬化物來說，因為其特殊的二維特性，使得該種材料擁有別
於一般三維材料的物理及化學特性，其中，單層過渡金屬二硫屬化物擁有很強的跟光
交互作用能力，且因為其特殊的二維特性，使得電子電洞間庫倫交互作用的屏蔽效應
相比於三維材料更弱，使它成為研究激子的一個很好的材料，然而，該種激子的壽命
卻很短，因此，我們改用異質雙層過渡金屬二硫屬化物，該結構使得電子和電洞分別
落在不同層，使得激子壽命相較單層長，本篇論文主要用理論探討過渡金屬二硫屬化
物異質雙層結構的物理特性，其中包括雙層異質過渡金屬二硫屬化物不同堆疊及夾角
產生的Moire 激子其能帶、光學和拓撲等物理特性研究。

關鍵字

二維材料 ； 雙層過渡金屬二硫屬化物 ； 激子 ； Moire 超晶體 ； 理論計算

並列摘要

Transition metal dichalcogenides(TMD) is a two-dimensional crystalline material like graphene.
It is mainly composed of the transition metal, such as molybdenum and tungsten and chalcogen
atom-like sulfur and selenium. This material is a semiconductor material because of its
finite energy bandgap. For TMD, it has some special physical and chemical properties due to
its two-dimensional nature. Among these special properties, TMD has a very strong interaction
with lights and weak Coulomb screening effects that makes it a good material to study excitons.
However, such kinds of excitons have a short lifetime. So we turn to use the heterobilayer TMDs.
This kind of structure makes the lifetime of excitons longer because electrons and holes are
located in different layers. This thesis will use the theory to discuss the physical properties of the
heterobilayer TMDs including the energy bands, the optical properties and the topological properties
of Moiré excitons coming from the lattice mismatch and twisted angles.

並列關鍵字

two-dimensional materials ； heterobilayer TMDs ； excitons ； Moire supercell ； theoretical calculation

參考文獻

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