A Pair of 2D Quantum Liquids: Investigating the Phase Behavior of Indirect Excitons.
A Pair of 2D Quantum Liquids: Investigating the Phase Behavior of Indirect Excitons.
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DOI：
10.1021/acsnano.2c06947
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发表时间：
2022-09-27
期刊：
影响因子：
17.1
通讯作者：
Geissler, Phillip L.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wrona, Paul R.;Rabani, Eran;Geissler, Phillip L.
长寿命的间接激子（IX）表现出丰富的相图，包括玻色-爱因斯坦凝聚（BEC），维格纳晶体和其他奇异相。最近的实验已经暗示了在BEC转变之上的IX的“经典”液体。为了揭示这一阶段的性质，我们使用了广泛的理论工具，并没有发现任何证据的驱动力向经典凝聚。相反，我们将凝聚相归因于量子电子空穴液体（EHL），这是Keldysh首次提出的直接激子。考虑到自由载流子与束缚激子的关联，我们研究了激子气体，自由载流子气体和弹性流体动力学之间的相平衡，电子空穴分离，温度，密度和质量比的范围很广。我们的结果与最近对GaAs/AlGaAs耦合量子威尔斯阱的测量结果相当吻合。
Long-lived indirect excitons (IXs) exhibit a rich phase diagram, including a Bose–Einstein condensate (BEC), a Wigner crystal, and other exotic phases. Recent experiments have hinted at a “classical” liquid of IXs above the BEC transition. To uncover the nature of this phase, we use a broad range of theoretical tools and find no evidence of a driving force toward classical condensation. Instead, we attribute the condensed phase to a quantum electron–hole liquid (EHL), first proposed by Keldysh for direct excitons. Taking into account the association of free carriers into bound excitons, we study the phase equilibrium between a gas of excitons, a gas of free carriers, and an EHL for a wide range of electron–hole separations, temperatures, densities, and mass ratios. Our results agree reasonably well with recent measurements of GaAs/AlGaAs coupled quantum wells.
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