Papers
Topics
Authors
Recent
Gemini 2.5 Flash
Gemini 2.5 Flash
92 tokens/sec
Gemini 2.5 Pro Premium
51 tokens/sec
GPT-5 Medium
24 tokens/sec
GPT-5 High Premium
17 tokens/sec
GPT-4o
97 tokens/sec
DeepSeek R1 via Azure Premium
92 tokens/sec
GPT OSS 120B via Groq Premium
458 tokens/sec
Kimi K2 via Groq Premium
222 tokens/sec
2000 character limit reached

Geometric Stiffness in Interlayer Exciton Condensates (2307.01253v2)

Published 3 Jul 2023 in cond-mat.mes-hall and cond-mat.mtrl-sci

Abstract: Recent experiments have confirmed the presence of interlayer excitons in the ground state of transition metal dichalcogenide (TMD) bilayers. The interlayer excitons are expected to show remarkable transport properties when they undergo Bose condensation. In this work, we demonstrate that quantum geometry of Bloch wavefunctions plays an important role in the phase stiffness of the Interlayer Exciton Condensate (IEC). Notably, we identify a geometric contribution that amplifies the stiffness, leading to the formation of a robust condensate with an increased BKT temperature. Our results have direct implications for the ongoing experimental efforts on interlayer excitons in materials that have non-trivial quantum geometry. We provide quantitative estimates for the geometric contribution in TMD bilayers through a realistic continuum model with gated Coulomb interaction, and find that the substantially increased stiffness allows for an IEC to be realized at amenable experimental conditions.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (52)
  1. D. Xiao, M.-C. Chang, and Q. Niu, Rev. Mod. Phys. 82, 1959 (2010).
  2. P. Törmä, S. Peotta, and B. A. Bernevig, Nat. Rev. Phys. 4, 528 (2022).
  3. P. Törmä, L. Liang, and S. Peotta, Phys. Rev. B 98, 220511 (2018).
  4. M. Iskin, Phys. Rev. A 97, 033625 (2018).
  5. M. Iskin, Phys. Rev. A 103, 053311 (2021).
  6. S. Peotta and P. Törmä, Nat. Commun. 6, 8944 (2015).
  7. D. Mao and D. Chowdhury, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 120, e2217816120 (2023a).
  8. N. Verma, T. Hazra, and M. Randeria, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118 (2021).
  9. J. Ahn and N. Nagaosa, Phys. Rev. B 104, L100501 (2021).
  10. D. Mao and D. Chowdhury, arXiv , 2304.07318 (2023b).
  11. J. S. Hofmann, E. Berg, and D. Chowdhury, Phys. Rev. B 102, 201112 (2020).
  12. T. Neupert, C. Chamon, and C. Mudry, Phys. Rev. B 87, 245103 (2013).
  13. I. Komissarov, T. Holder, and R. Queiroz, arXiv , 2306.08035 (2023).
  14. A. Arora, M. S. Rudner, and J. C. W. Song, Nano Lett. 22, 9351 (2022).
  15. M. F. Lapa and T. L. Hughes, Phys. Rev. B 99, 121111 (2019).
  16. Y. Gao and D. Xiao, Phys. Rev. Lett. 122, 227402 (2019).
  17. S. Chaudhary, C. Lewandowski, and G. Refael, Phys. Rev. Res. 4, 013164 (2022).
  18. J. M. Blatt, K. W. Böer, and W. Brandt, Phys. Rev. 126, 1691 (1962).
  19. B. I. Halperin and T. M. Rice, Rev. Mod. Phys. 40, 755 (1968).
  20. Y. E. Lozovik and V. Yudson, JETP Lett.(USSR)(Engl. Transl.) 22 (1975).
  21. Y. E. Lozovik and V. Yudson, Zh. Eksp. Teor. Fiz 71, 738 (1976).
  22. D. Yoshioka and A. H. MacDonald, Journal of the Physical Society of Japan 59, 4211 (1990).
  23. K. Yang, Phys. Rev. Lett. 87, 056802 (2001).
  24. S. De Palo, F. Rapisarda, and G. Senatore, Phys. Rev. Lett. 88, 206401 (2002).
  25. Y. N. Joglekar, A. V. Balatsky, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 74, 233302 (2006).
  26. J. P. Eisenstein and A. H. MacDonald, Nature 432, 691 (2004).
  27. J. P. Eisenstein, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 5, 159 (2014), arXiv:1306.0584 .
  28. N. F. Mott, Proc. Phys. Soc. Sec. A 62, 416 (1949).
  29. N. F. Mott, Contemp. Phys. 14, 401 (1973).
  30. W. F. Brinkman and T. M. Rice, Phys. Rev. B 7, 1508 (1973).
  31. L. M. Smith and J. P. Wolfe, Phys. Rev. Lett. 57, 2314 (1986).
  32. D. Guerci, M. Capone, and M. Fabrizio, Phys. Rev. Mater. 3, 054605 (2019).
  33. P. Nozieres and S. Schmitt-Rink, J. Low Temp. Phys. 59, 195 (1985).
  34. M. M. Fogler, L. V. Butov, and K. S. Novoselov, Nat. Commun. 5, 4555 (2014).
  35. F.-C. Wu, F. Xue, and A. H. MacDonald, Phys. Rev. B 92, 165121 (2015).
  36. O. L. Berman and R. Y. Kezerashvili, Phys. Rev. B 93, 245410 (2016).
  37. D. J. Scalapino, S. R. White, and S. Zhang, Phys. Rev. B 47, 7995 (1993).
  38. H. A. Fertig, Phys. Rev. B 40, 1087 (1989).
  39. D. Xiao, W. Yao, and Q. Niu, Phys. Rev. Lett. 99, 236809 (2007).
  40. L. Benfatto, A. Toschi, and S. Caprara, Phys. Rev. B 69, 184510 (2004).
  41. M. A. M. Fox, Optical properties of solids (Oxford University Press, 2001) Chap. 4.
  42. S. Peotta, New Journal of Physics 24, 113019 (2022).
  43. J. S. Hofmann, E. Berg, and D. Chowdhury, Phys. Rev. Lett. 130, 226001 (2023).
  44. D. R. Nelson and J. M. Kosterlitz, Phys. Rev. Lett. 39, 1201 (1977).
  45. A. Srivastava and A. Imamoğlu, Phys. Rev. Lett. 115, 166802 (2015).
  46. W. Yao and Q. Niu, Phys. Rev. Lett. 101, 106401 (2008).
  47. G. Sethi, M. Cuma, and F. Liu, Phys. Rev. Lett. 130, 186401 (2023).
  48. X. Hu, E. Rossi, and Y. Barlas, arXiv preprint arXiv:2304.04825  (2023).
  49. S. H. Simon and M. S. Rudner, Phys. Rev. B 102, 165148 (2020).
  50. B. S. Chandrasekhar, Appl. Phys. Lett. 1, 7 (1962).
  51. A. M. Clogston, Phys. Rev. Lett. 9, 266 (1962).
  52. T. Cheiwchanchamnangij and W. R. L. Lambrecht, Phys. Rev. B 85, 205302 (2012).
Citations (6)

Summary

We haven't generated a summary for this paper yet.

Dice Question Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Follow-up Questions

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Don't miss out on important new AI/ML research

See which papers are being discussed right now on X, Reddit, and more:

“Emergent Mind helps me see which AI papers have caught fire online.”

Philip

Philip

Creator, AI Explained on YouTube