Room-temperature polaron-mediated polariton nonlinearity in MAPbBr3 perovskites
支持激子-极化激元的系统代表具有由激子-激子相互作用提供的强的内置光学非线性的固态光学平台。在具有类氢激子的传统半导体中，非线性率与结合能成反比。这使得激子在室温下稳定，弱相互作用，这显然限制了相应材料的非线性光子学的实际应用的可能性。我们从实验和理论上证明，这些限制可以在混合钙钛矿，如MAPbBr 3由于介导粒子间相互作用的极化子效应的关键作用，大大软化。激子-极化子-极化激元在室温下保持稳定和强相互作用，这是由共振飞秒激光脉冲激发下的较低的极化激元分支能量的大的非线性蓝移证实。我们的研究结果打开了新的视角在环境条件下的激子极化激元非线性的管理。
2022-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Polaron-enhanced polariton nonlinearity in lead halide perovskites
激子-极化激元相互作用产生的强有效光学非线性效应为实现全光集成逻辑门提供了一个通用的平台。在目前大多数激子材料中，激子对热波动的鲁棒性与激子-激子相互作用的强度之间存在直接联系，使得具有最高水平的激子非线性的材料仅适用于低温温度。在这里，我们表明，强极化效应，钙钛矿材料的特点，允许克服这一限制。也就是说，我们证明了纳米结构的有机-无机卤化物钙钛矿MAPbI $_3$的非线性光学响应的创纪录的高值，实验检测为飞秒激光照射下的极化激元分支的19.7 meV蓝移。这显著高于基于传统半导体和过渡金属二硫属化物单层的样品的特征值。所观察到的强极化子增强的非线性存在的四晶和正交相的MAPbI $_3$，并保持稳定，在高温下。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Theory of Polaron-Polariton Dispersion and Propagation
Department of Chemistry, Texas A\&M University, College Station, Texas 77843, USA
该研究建立极化子-极化激元色散与传播的微观解析理论，通过非微扰处理耦合、Floquet形式量子化声子，证明系统可用能带描述，解释了高激子特性极化激元低速长寿命弹道运动的实验现象。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Topological Fermi-polaron Polaritons with Electrically Invertible Topology
University of Michigan（密歇根大学）；Department of Nuclear Engineering, University of Michigan（密歇根大学核工程系）
本文提出费米极化子极化激元，通过多体相互作用与光子对称性结合，实现大带隙及电可逆拓扑，为可编程拓扑光子学提供新平台。
2026-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Bose polaron interactions in a cavity-coupled monolayer semiconductor
移动量子杂质和玻色浴之间的相互作用导致准粒子的形成，称为玻色极化子。玻色极化子的基本性质，例如它们之间的相互作用，可能与裸杂质的性质有很大的不同。在这里，我们探讨玻色极化子物理在二维非平衡设置注入$σ^-$极化激子极化激元杂质到浴的相干$σ^+$极化激元产生的单层MoSe $_2$嵌入在光学腔的共振激光激发。通过利用双激子费什巴赫共振之间的杂质和浴极化激元，我们调整的相互作用系统的强耦合制度，并证明了两个新的准粒子分支的共存。利用时间分辨的泵浦探测测量，我们观察到极化子修饰如何改变杂质极化激元之间的相互作用。值得注意的是，我们发现，高能量极化子准粒子之间的相互作用，这是排斥小浴占用，可以成为有吸引力的强杂质浴耦合制度。我们的实验提供了在任何物理系统中玻色极化子-极化子相互作用强度的第一个直接测量，并为探索和控制驱动耗散设置中的多体相关性铺平了道路。
2022-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Polariton dynamics in strongly interacting quantum many-body systems
我们发展了一个光在强相互作用存在下的原子玻色-爱因斯坦凝聚体中传播的理论。由此产生的多体相关性示出有深刻的影响，这种相互作用介质的光学性质。对于弱的原子-光耦合，有一个定义明确的准粒子，极化子-极化激元，支持光传播的光谱特征显着不同于非相互作用的情况下。极化子-极化子的阻尼非单调地依赖于光物质耦合强度，最初增加，然后减少。这引起了两个准粒子之间有趣的交叉：一个裸极化激元和极化子极化激元，由光和物质的复杂和有损耗的混合物分开。
2020-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Polaritons in an electron gas -- quasiparticles and Landau effective interactions
光学微腔中的二维半导体已经成为探索新的混合光-物质量子态的通用平台。强烈的光-物质耦合导致激子-极化激元的形成，激子-极化激元又与周围的电子气相互作用形成称为极化子-极化激元的准粒子。在这里，我们开发了一个通用的微观框架来计算这些准粒子的属性，如它们的能量和它们之间的相互作用。由此，我们给出了微观表达式的参数进入朗道理论的极化子极化激元，这提供了一个简单而强大的方式来描述这种相互作用的光物质多体系统。作为我们的框架的应用的一个例子，我们然后使用梯形近似来探索极化子极化激元的性质。我们还表明，它们可以通过系统的光透射/反射光谱以非破坏的方式进行测量。最后，我们证明了由电子-空穴激发介导的朗道有效相互作用是吸引的，导致极化子-极化激元的红移。我们的工作提供了一个系统的框架来研究电子掺杂的二维材料，如新颖的范德华异质结构中的激子极化激元。
2021-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Hall effect driven by non-collinear magnetic polarons in diluted magnetic semiconductors
本文发展了稀磁半导体（DMS）中由非共线磁织构驱动的霍尔效应（拓扑霍尔效应- THE）理论。我们证明了载流子自旋轨道相互作用在束缚磁极化子（BMP）内部诱导了手性磁有序。非共线BMP的内部结构由自旋轨道耦合的类型控制，允许创建skyrmion-（Rashba）或antiskyrmion-样（Dresselhaus）配置。巡游载流子在极化子上的非对称散射导致了霍尔信号，这种信号存在于弱的外磁场和低温下。我们指出，DMS为基础的系统允许一个实验研究的载体自旋极化和非共线的磁性织构形状的依赖。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall
Optical Valley Hall Effect based on Transitional Metal Dichalcogenide cavity polaritons
考虑激子和光子的自旋轨道耦合，计算了平面微腔中自旋激子-极化激元的色散.我们考虑了无序情况下极化激元的径向传播。我们表明，减少的无序散射诱导的极化激元状态的形成，可以观察到一个光学谷霍尔效应，即锁定谷和极化赝自旋的相干进动导致形成的空间谷极化域。
2016-11-09 cond-mat.mes-hall
Optically induced topological spin-valley Hall effect for exciton polaritons
我们考虑在蜂窝晶格的微柱进行圆偏振（${σ_\pm}$）非相干泵，这是安排形成两个域的晶格中的激子极化激元。我们预测，极化激元和库激子之间的非线性相互作用引起的拓扑谷霍尔效应，在每个谷中出现两个反向传播的螺旋边缘模式。在共振泵浦下，${σ_\pm}$极化激元在不同方向上传播，而不会在弯曲处被反射。沿界面传播的极化激元具有极高的有效寿命，并表现出公平的鲁棒性对无序。这为强大的激子-极化激元自旋分离和传输通道铺平了道路，其中极化激元即使在存在自旋弛豫的情况下也能达到并保持高度的自旋极化。
2021-07-25 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect for polaritons in a TMDC monolayer embedded in a microcavity
预测了嵌入微腔中的过渡金属二硫属化物（TMDC）单分子膜中极化激元的自旋霍尔效应。我们证明了两束反向传播的激光束入射到TMDC单层上，由于有效规范矢量和标量势的产生，可以偏转超流极化激元流。得到了无玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的非相互作用极化激元和存在BEC和超流性的弱相互作用极化激元玻色气体的极化激元电导张量分量.结果表明，在同一个谷中的极化激元流是分裂的：\textit{A}和\textit{B}极化激元流的超流分量沿反向传播的光束向相反方向传播，而超流的法向分量则沿相反方向偏转并几乎垂直于光束传播.提出了在微腔中观察SHEP的可能性。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall
Tensor Network simulation of polaron-polaritons in organic microcavities
在分子激子和受限光学模式之间的强耦合的制度中，分子内的自由度受到深刻的影响，导致与裸电子激发态相比，极化激元的振动敷料减少。然而，现有的模型只描述了一个单一的振动模式，在每个分子，而实际的分子拥有大量的振动自由度，并在典型的实验中，另外与主机介质中的声子模式的连续浴相互作用。在这项工作中，我们研究了一个小的分子系综与任意数量的振动自由度下的强耦合到微腔模式。我们证明，减少振动敷料仍然存在，在这种情况下，并表明，在最低的激发态的电子和光子观测的声子环境的影响，可以预测从只有两个集体参数的振动模式。此外，我们探索的振动特性，可以解决专门由我们的扩展模型，并可以通过实验测试。我们的研究结果表明，振动耦合更有效地抑制了环境的特点是低频（亚欧姆）模式。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological magnon-polarons in honeycomb antiferromagnets with spin-flop transition
本研究理论分析二维蜂窝反铁磁绝缘体中磁振子-极化子的热霍尔输运，揭示垂直磁场诱导的自旋翻转相变及其磁弹性内在贡献，并给出电导率随磁场与温度的变化。
2024-01-29 cond-mat.mes-hall
Triplet harvesting in the polaritonic regime: a variational polaron approach
我们探讨了一个量子力学模型的电致发光效率的大量分子发射器嵌入在一个光学微腔。我们的特点的情况下，微腔增强收获的三重态激子通过反向系统间穿越（R-ISC）到单重态人口，可以发光。为此，我们开发了一个时间局部主方程的变分优化的框架，允许探索的人口动态的化学相关的物种在不同的制度的发射耦合到凝聚相振动浴和微腔光子模式。对于比R-ISC更快平衡的振动浴（在具有弱单重态-三重态混合的发射体中），我们的结果表明，对于单重态激子到光子模的强耦合，只要单重态到三重态激子的跃迁在反转Marcus区域内，就可以获得相对于无腔对应物的效率的显著改善;在这种情况下，我们证明了克服极化激元在宏观数量的分子中的有害离域的可能性。另一方面，对于平衡慢于R-ISC的振动浴（即，具有强的单重态-三重态混合的发射体），我们发现，虽然光致发光的增强可以通过振动弛豫到极化激元中来获得，但是这仅发生在耦合到光子模式的少量发射体上，其中极化激元在许多发射体上的离域最终对电致发光效率是有害的。这些发现提供了洞察力的可调谐性的光电过程中的分子材料，由于弱和强的光物质耦合。
2019-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Accelerating Polaritons with External Electric and Magnetic Fields
人们普遍认为光子不能用电场或磁场来操纵。尽管光子与电子极化的杂交形成激子-极化激元已经为半导体微腔中的许多突破性实验铺平了道路，但这些准粒子的中性玻色子性质严重限制了它们对外部规范场的响应。在这里，我们证明极化激元加速外部电场和磁场的存在下，极化激元和巡回电子之间的非微扰耦合，导致形成新的准粒子称为极化子极化激元。我们确定产生的电子密度梯度的所施加的领域是主要负责诱导极化激元能量的梯度，这反过来又导致沿所施加的领域确定的方向加速。值得注意的是，我们还观察到当电子处于$ν= 1$整数量子霍尔态时，极化激元的不同极化分量可以向相反的方向加速。
2020-01-08 cond-mat.mes-hall
Nonlinear optics in the fractional quantum Hall regime
设计光子间的强相互作用是量子科学的一个重大挑战。预期的应用范围从用于量子信息处理的光子门的实现到用于强关联驱动耗散系统的研究的光子量子材料的合成。基于光子与光学谐振腔中的原子或电子激发的强耦合的极化激元学已经成为实现这些任务的有希望的方法。最近的实验证明了激子-极化激元系统中量子关联的发生，表明如果相互作用强一个数量级，则可以实现强极化激元阻断。在这里，我们报告的时间分辨的四波混频实验的二维电子系统嵌入在一个光学腔，表明极化激元极化激元相互作用强烈增强时，电子最初是在分数量子霍尔状态。我们的实验表明，除了在电子基态的强关联，激子-电子相互作用导致的极化子极化激元的形成发挥了关键作用，在增强非线性光学响应。除了在实现强相互作用光子系统中的潜在应用外，我们的研究结果表明，非线性光学测量可以提供线性光学响应中无法获得的分数量子霍尔态的信息。
2019-03-21 cond-mat.mes-hall
Topological characterization of magnon-polaron bands and thermal Hall conductivity in a frustrated kagome antiferromagnet
本研究针对阻挫kagome反铁磁体，提出基于正则自旋-派尔斯变换的解析方法，分析局域与非局域自旋-声子耦合下磁振子-极化子的拓扑特征及相变，揭示其对热霍尔电导率的影响，为阻挫磁性与极化子物理的交叉研究提供平台。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall
Spin polarization of Quantum Hall states for filling factors 1 < v < 2 measured with microcavity polaritons
Laboratory for Solid State Physics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院固体物理实验室）；Institute of Quantum Electronics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院量子电子学研究所）；IBM Research Europe-Zurich（IBM欧洲苏黎世研究中心）
通过微腔极化子测量GaAs二维电子气在量子霍尔区间的自旋极化，观察到v=1的完全自旋极化及Skyrmion引起的快速退极化，并发现v=4/3、8/5态的退极化和v=5/3态的再极化与无相互作用、无无序的复合费米子模型高度一致。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional coherent spectroscopy of trion-polaritons and exciton-polaritons in atomically thin transition metal dichalcogenides
本文通过微观多体计算，研究微腔中过渡金属二硫化物单层内三重子-极化激元和激子-极化激元的二维相干光谱，预测三种交叉峰，揭示分支间相干性，为探索强非线性提供基础。
2022-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
The Non-linear Optical Spin Hall Effect and Long-Range Spin Transport in Polariton Lasers
本文报道了GaAs/AlGaAs微腔中激子极化激元凝聚体在高度非共振圆极化激发下的光学自旋霍尔效应的非线性模拟的实验观察。最初的圆偏振极化激元凝聚体传播宏观距离，而集体凝聚体自旋相干进动周围的有效磁场在样品平面执行高达四个完整的革命。
2012-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Topological Polaritons in a Quantum Spin Hall Cavity
本文研究了量子自旋霍尔绝缘体与光子腔模耦合时物质-光激发的拓扑结构，即所谓的极化激元。我们确定了一个拓扑不变量的存在下的时间反演（TR）对称性，并证明了TR不变的拓扑相位的存在。我们发现受保护的螺旋边缘状态的能量低于较低的极化激子分支和特征的非耦合激子状态，都可以通过光学技术检测。应用塞曼场使我们能够将拓扑指数与极化激子赝自旋对布洛赫球的双重覆盖联系起来。
2016-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Exact Polaron-Polaron interactions in a Quantum Hall Fluid
研究量子霍尔区重杂质间由轻费米子海介导的极化子-极化子精确相互作用，获弱吸引解析解及强吸引数值解，发现特定条件零相互作用及短程库仑发散，可用于冷原子与半导体体系。
2024-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Polariton Hall Effect in Transition-Metal Dichalcogenides
我们分析了嵌入光学腔中的半导体二维过渡金属二硫族化物系统中强耦合激子和光子的性质。通过详细的耦合微观分析，我们揭示了新的，高度可调的光谱特征，导致极化激元分裂和光物质选择规则的打破。的复合极化激元的动力学的影响所产生的Berry相位从他们的成分和约束增强耦合。我们发现，光-物质耦合出现的机制，增强极化激元的Berry相位远远超出其基本成分，铺平了道路，实现极化激元霍尔效应。
2018-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable topological magnon-polaron states and anomalous Hall phenomena in two-dimensional ferromagnetic insulators
本研究针对二维铁磁绝缘体中的磁振子-极化子杂化态，通过磁场调控基态磁化方向实现其拓扑性质可调，可分离调控热霍尔与自旋能斯特信号，为凝聚态量子态调控提供新方向。
2023-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-Induced Dephasing in Quantum Dot-Cavity QED
本文给出了量子点-微腔系统中声子诱导退相干问题的半解析渐近精确解。特别强调的是线性偏振和光吸收，但是本文提出的方法可以直接适用于解决激子-腔密度矩阵的任何元素。在其核心，该方法结合了特罗特的分解定理与链接集群扩展。激子腔和激子-声子耦合的影响被考虑在平等的基础上，从而提供访问可比的极化子和极化激元时间尺度的制度。我们表明，光学退相干是通过量子点-腔系统不同极化子态之间的真实声子辅助跃迁来实现的，并且极化子谱线展宽可以用极化子框架下的费米黄金法则很好地描述。我们还提供了纯粹的解析近似，准确地描述了系统的动力学在较长的极化激元时间尺度的限制。
2019-08-09 cond-mat.mes-hall
Anomalous valley Hall dynamics of exciton-polaritons
East China Normal University（华东师范大学）；Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）；Tsinghua University（清华大学）；Aarhus University（奥胡斯大学）；Shanxi University（山西大学）
研究发现单层WS₂激子极子系统中出现异常光学谷霍尔效应，揭示应变诱导的合成伪磁场对极子的激子成分作用，为谷电子和拓扑光子器件发展提供新平台。
2026-01-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical spin Hall effect pattern switching in polariton condensates in organic single-crystal microbelts
本研究在纯DPAVBi有机单晶微带的激子-极化激元体系中演示了光学自旋霍尔效应及其对称性切换，揭示了光子自旋轨道耦合导致的圆偏振发射分离，并发现激光阈值以上因横向量子化引发的图样变化，为拓扑极化激元学应用提供了新平台。
2024-01-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Modulated phases of graphene quantum Hall polariton fluids
在高迁移率半导体量子阱或石墨烯片中，将腔光子耦合到电子液体的回旋共振激发越来越引起实验兴趣。这些媒体提供了独特的平台，进行激子极化激元凝聚和腔量子电动力学的制度，其中电子-电子相互作用预计将发挥关键作用的基础研究。聚焦于石墨烯，我们提出了一个量子霍尔极化激元流体，即磁激子共振耦合到腔光子的流体上的电子-电子相互作用的影响的理论研究。我们发现，电子-电子相互作用是负责的石墨烯整数量子霍尔极化激元流体朝向调制相位的不稳定性。我们证明，这个阶段可以通过测量的集体激发光谱，软化的特征波矢量的顺序的逆磁长度检测。
2016-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heat-assisted self-localization of exciton polaritons
微腔极化激元的玻色凝聚伴随着它们从激发态的系综到单个量子态的弛豫。多余的能量被转移到晶格，最终涉及结构的加热。凝聚体的产生导致局部温度的升高，这导致激子能量的红移，从而提供了极化激元自陷的机制。通过采用驱动耗散Gross-Pitaevskii模型，我们预测了一种新的类型的稳定的本地化解决方案支持的热诱导自陷在一维微腔结构。预测的解决方案是一个汇型，即它的特点是收敛密度流的存在。我们研究了这些态在空间局域泵浦下从白噪声中的自发形成，并分析了它们的稳定性判据。集体玻色子极化子态可以作为研究玻色子星自引力效应的玩具模型。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall
Theory of integer quantum Hall polaritons in graphene
我们提出了一个理论的腔量子电动力学的石墨烯回旋共振。通过正则变换，我们推导出了由两个相邻的朗道能级组成的系统的有效哈密顿量由腔电磁场（整数量子霍尔极化激元）。这个广义的Dicke哈密顿量，其中包含的条款是二次的电磁场和尊重规范不变性，然后被用来计算量子霍尔极化激元系统的热力学性质。最后，我们证明了广义Dicke描述失败时，石墨烯片是重掺杂，即当朗道能级谱的二维无质量狄拉克费米子是近似谐波。在这种情况下，我们“整合出”的朗道能级在价带，并获得一个有效的哈密顿量的整个堆栈的朗道能级在导带，作为打扮的强轻物质相互作用。
2014-02-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interlayer Fermi polarons of excited exciton states in quantizing magnetic fields
本文利用磁光反射衬度研究 WSe$_2$/石墨烯异质结构中 2s 激子的层间费米极化子，实现量子霍尔态光学探测并观测到吸引与排斥两个极化子分支。
2024-06-15 cond-mat.mes-hall
Ultra-strong trion-polaritons
本文提出量子场论方法，研究超强耦合下微腔半导体中三子-极化激元的形成，预测了极化子与虚光子相互作用产生的新型多体态。
2024-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Full Optical Control of Topological Transitions in Polariton Chern Insulator Analog
激子-极化激元晶格允许在光学频率下实现拓扑保护的光子边缘态。利用极化激元的相互作用特性，我们证明了在TE-TM自旋轨道耦合和有效塞曼场作用下，极化激元石墨烯中可以出现属于量子反常霍尔族的几种拓扑相.这种塞曼场可以完全由圆偏振谐振泵浦产生的宏观占据模式的非线性控制。在Rashba场和Zeeman场的组合存在下，发现的拓扑相与正常石墨烯的拓扑相不同。
2016-06-23 cond-mat.mes-hall
Polariton $\mathbb{Z}$ Topological Insulator
最近的研究主要集中在模拟量子霍尔和量子自旋霍尔效应（QHE和QSHE）的关键特征：边缘电流免受无序。QHE依赖于时间反演对称性破缺，这可以在光子旋磁晶体中实现。在光学范围内，弱磁光活性可以用耦合波导的螺旋设计来代替，将光传播转换为时间依赖的扰动。最后，预测了微腔晶格中人工规范场引起的光学QHE。在这里，我们考虑将微腔柱蜂窝阵列作为替代的光频2D拓扑绝缘体。我们表明，本机存在于这个系统和塞曼分裂的激子极化激元在外部磁场中的光子自旋轨道耦合之间的相互作用导致开放的非平凡的间隙特征在于$C=\pm 2$组带陈数和拓扑保护的单向边缘状态的形成。
2014-09-23 cond-mat.mes-hall
Spectroscopic probes of quantum many-body correlations in polariton microcavities
我们研究了激子-极化激元的多体态，这些态可以通过泵浦-探测光谱观察到。在这里，一个弱探测“自旋向下”的极化激元被引入到一个相干态的“自旋向上”的极化激元创建一个强泵。我们表明，$\downarrow$杂质成为打扮的$\uparrow$介质的激发，并形成新的极化准粒子，具有两点和三点多体量子关联，这在低密度制度，分别从耦合到真空双激子和三激子状态。特别是，我们发现，这些相关性产生额外的分支和避免交叉的$\downarrow$光学透射光谱，具有特性依赖于$\uparrow$ -极化激元密度。因此，我们的研究结果表明，直接观察相关的多体态的激子极化激元系统，超越了经典的平均场论。
2018-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Robustness of quantized Hall resistivity under cavity coupling at zero temperature
Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), CSIC-Universidad de Zaragoza（阿拉贡纳米科学与材料研究所）；Departamento de Física de la Materia Condensada, Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学凝聚态物理系）；International Center for Quantum Materials, Peking University（北京大学量子材料中心）；Beijing Key Laboratory of Quantum Devices, Peking University（北京量子器件重点实验室）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马普物质结构与动力学研究所）；The Flatiron Institute（平顿研究所）；Villanova University（维拉诺瓦大学）
研究电磁腔强光-物质耦合对量子霍尔系统输运性质的影响，通过现象学模型揭示强光-物质相互作用下量子霍尔系统电导率和电阻率的不对称性及零温时霍尔电阻率的特性。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall
Optical valley Hall effect for highly valley-coherent exciton-polaritons in an atomically thin semiconductor
自旋-轨道耦合是将载流子的自旋与其动量联系起来的基本机制。同样地，在光学领域中，合成的自旋轨道耦合是可获得的，例如，通过在光子材料中设计光学各向异性。这两种方法，类似地，都产生了直接利用自旋和极化作为信息载体来制造设备的可能性。过渡金属二硫属化物的原子薄层提供了一种新的材料平台，该平台有望为自由载流子、双粒子激发（激子）以及光子提供固有的自旋谷霍尔特性。在这样的材料中，激子的自旋与它出现的倒易空间中的高对称点密切相关。在这里，我们证明，自旋，因此谷选择性传播是可访问的原子薄层的MoSe 2，这是强耦合到微腔光子模式。我们设计了一个线状装置，在那里我们可以清楚地跟踪流动，以及激子-极化激元沿通道扩展的螺旋度。通过激发K和K标记的极化激元的相干叠加，我们观察到极化激元云的谷选择性膨胀，既没有任何外加磁场，也没有相干瑞利散射。与TMDC激子的谷霍尔效应不同，所观察到的光学谷霍尔效应（OVHE）显著地发生在宏观尺度上，并且清楚地揭示了在自旋谷锁定光子器件中的应用潜力。
2019-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Anisotropic Optical Spin Hall Effect in Semiconductor Microcavities
在各向异性平面半导体微腔中，通过光学自旋霍尔机制中的光学注入极化激元的瑞利散射，产生了方向相关的极化自旋电流。各向异性的影响导致散射到不同方向的极化激元的赝自旋进动的抑制或增强。这被利用来通过在局部缺陷的顶部上激发来产生强烈的自旋电流。一个考虑总有效磁场对极化激元赝自旋影响的理论模型定量地再现了实验观测。
2009-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transmutation from Skyrmions to Half-Solitons Driven by the Nonlinear Optical Spin-Hall Effect
我们证明了线性光学自旋霍尔效应中激子-极化激元的自旋-轨道相互作用模拟产生的极化畴与Skyrmion晶格的形成有关。在非线性制度中，极化激元-极化激元相互作用的自旋各向异性导致自旋域的空间压缩和Skyrmions到半孤子的突然转变，与自旋电流的聚焦和强各向异性发射模式的出现相关。
2012-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Holstein polaron in a pseudospin-$1$ quantum spin Hall system: first and second order topological phase transitions
本文在α-T3晶格赝自旋-1体系中研究电子-声子耦合驱动的量子自旋霍尔相和二阶拓扑相变，利用Lang-Firsov变换得到有效哈密顿量，揭示临界耦合处的一阶相变及磁场诱导的鲁棒角模式和高阶拓扑相变。
2024-08-26 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable topological transport of moiré polaritons
过渡金属二硫属化物异质双层中的莫尔层间激子具有能够静电控制其流动的永久电偶极子和在莫尔景观中空间变化的光学偶极子。我们发现二维平面腔中的莫尔层间激子与光子的杂交导致了两种类型的莫尔极化激元，它们表现出不同形式的拓扑输运现象，包括自旋/谷霍尔效应和极化霍尔效应，其特征在于通过层间偏压控制激子-腔失谐而具有显著的电调谐性。
2020-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Metamaterials based on polariton rings
陈省身绝缘体相出现在二维阵列的极化激元环的时间反演对称性被打破，由于应用的平面外磁场。塞曼分裂与自旋轨道耦合的光子模拟（TE-TM分裂）的相互作用导致了合成U（1）规范场的出现和拓扑非平凡谱隙的打开。这导致类似于在量子霍尔效应中形成的那些的拓扑保护的手性边缘状态的开始。在一维锯齿形排列的极化激元环中，形成了类似于Su-Schriller Heeger（SSH）模型的边缘态。
2018-06-18 cond-mat.mes-hall
Plasmonic Spin-Hall Effect of propagating Surface Plasmon Polaritons in Ni$_{80}$Fe$_{20}$ microstructures
银和金微结构表面等离子体激元的光激发和成形是近年来等离子体激元自旋霍尔效应的重要发现。银由于其异常低的等离子体频率和弱阻尼而通常是选择的材料，但铁磁金属的类似观察结果尚未报道。在这项工作中，我们报告了在Ni $_{80}$ Fe $_{20}$微结构上传播SPPs的光电子发射电子显微镜（PEEM）成像结合可调谐飞秒激光系统在MHz的重复率。阈值PEEM中的圆二向色性（CD）图像显示出清晰的边缘诱导SPP，其具有亚微米波长和约3.5 $μ$ m的传播长度。的干涉图案，以及所观察到的条纹场的光学自旋角动量的耦合的分析揭示专属倏逝波的传播特性和等离子体自旋霍尔效应的存在。我们的工作提供了直接的证据，许多材料具有高等离子体频率允许激发和观察传播SPP在电介质/金属界面通过CD PEEM成像，使磁等离子体调查常见的铁磁体纳米长度和飞秒时间尺度。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electrical manipulation of plasmon-phonon polaritons in heterostructures of graphene on biaxial crystals
天然各向异性晶体中的声子极化激元在红外纳米光学中有着巨大的应用前景。然而，这些极化激元的直接电控制是困难的，阻碍了有源极化激元器件的发展。本文提出了在双轴晶体（α-相三氧化钼）平板上石墨烯的异质结构，并从色散关系、等频线和量子自旋霍尔效应三个方面理论研究了与石墨烯费米能级相关的杂化等离子体-声子极化激元.我们证明了不同的等离子体声子极化激元模式的波长可调谐性和光学拓扑从开放（双曲线）到封闭（蝴蝶结状）等频率轮廓的增加的费米能级的石墨烯。此外，我们观察到等离子体声子极化激元的量子自旋可调霍尔效应，表现出通过费米能级调谐石墨烯的传播方向切换。我们的发现为新型电调谐极化激元器件和可编程量子光网络提供了机会。
2022-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Polaron spectroscopy of a bilayer excitonic insulator
提出在双层激子绝缘体中利用层内激子与凝聚体激发耦合形成层间极化激元的光谱方案，并通过量子蒙特卡洛和BCS拟设预测层间距对光学谱的调控。
2022-10-20 cond-mat.mes-hall
Fractional quantum Hall edge polaritons
Universität Konstanz（康斯坦茨大学）
本研究通过光-物质耦合绕过科恩定理，实现FQHE边缘模式与光子的耦合，揭示了拓扑保护在强光-等离子体耦合下的破坏机制。
2026-03-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent Optical Spin Hall Transport for Spin-optronics at Room Temperature
本研究在 FAPbBr3 钙钛矿微腔中实现室温激子极化激元光学自旋霍尔效应，证实长达 60 μm 的相干自旋输运，并演示 NOT 门与自旋极化分束器。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Probing Quantum Anomalous Hall States in Twisted Bilayer WSe2 via Attractive Polaron Spectroscopy
Joint Quantum Institute (JQI), University of Maryland（马里兰大学联合量子研究所）；Electrical Engineering Department, University of Maryland（马里兰大学电气工程系）；Center for Functional Nanomaterials, Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室功能纳米材料中心）
该研究通过吸引极子光谱首次直接观测到扭曲双层WSe2中的量子反常霍尔态，并证实其自旋磁性，结合陈数测量确定其拓扑性质，展示了该材料在二维拓扑序和强关联现象研究中的潜力。
2026-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theory of optically controlled anisotropic polariton transport in semiconductor double microcavities
半导体微腔中的激子极化激元表现出许多基本的物理效应，其中一些可以由外场控制。极化激元输运受极化激元自旋-轨道相互作用的影响，这种相互作用是由横电横磁（TE-TM）模分裂引起的。这是极化激子霍尔效应的基础，称为光学自旋霍尔效应（OSHE），其与动量空间中自旋/极化纹理的形成有关，确定各向异性弹道输运以及真实空间中的相关纹理。由于极化激元的激子成分之间的库仑相互作用，极化激元的光激发可以影响OSHE。我们提出了一个理论分析的OSHE和它的光学控制在半导体双微腔，即两个光耦合腔，这是特别适合于创建的极化激元水库，影响自旋织构形成极化激元。该理论是制定在一组双腔自旋极化激元Gross-Pitaevskii方程。数值解的特点之一是在动量空间中控制自旋纹理的旋转。该理论还允许识别的有效磁场组件，确定在唯象伪自旋模型中的激子相互作用和极化激元密度在第二个较低的极化激元分支的光学控制。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling the optical spin Hall effect with light
光学自旋霍尔效应（OSHE）是激子极化激元在半导体微腔中的输运现象，它是由极化激元的自旋轨道相互作用引起的，导致自旋织构的形成。在半导体腔中，横电横磁模分裂产生的有效磁场是自旋轨道耦合的物理基础。自旋织构可以在近场（极化激元的局部自旋分布）中观察到，并且作为光偏振图案在更容易观察到的远场中观察到。对于自旋光电子器件的未来应用，需要一种简单而鲁棒的控制机制，该机制在固定入射光强度和远场偏振图案之间建立一一对应关系。我们提出了这样的控制方案，这是可能的一个特定的双微腔设计。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Crossover from exciton polarons to trions in doped two-dimensional semiconductors at finite temperature
本文采用有限温度费米极化子理论研究掺杂二维半导体的光学响应，揭示了极化子准粒子随升温或降掺杂向三离子–空穴连续谱的渡越及其光谱与微腔耦合特征。
2022-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Fröhlich-type Polarons in Isotopically Enriched Hexagonal Boron Nitride
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）；Kansas State University（堪萨斯州立大学）
研究通过低温阴极发光揭示了同位素富集六方氮化硼中的弗罗赫利希型激子-声子耦合，确定了间接激子能级及其纵向声子副本，并提取出弗罗赫利希耦合常数和更大的激子结合能，为调控其声子极子和量子光学性质提供了基础。
2026-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of perovskite topological valley exciton-polaritons at room temperature
本研究在室温下利用二维谷霍尔钙钛矿晶格实验观测到谷极化拓扑激子极化激元及其谷依赖传播，验证了具有约9 meV能隙的拓扑扭结态，为拓扑谷电子学器件发展奠定基础。
2024-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exciton-polariton topological insulator
拓扑绝缘体（TI）是一个引人注目的例子，其中拓扑不变量表现在对扰动的鲁棒性。它们最显著的特征是在具有不同拓扑不变量的区域之间的边界处出现具有降低的维度的拓扑边缘状态。可观察到的物理效应是单向鲁棒传输，不受缺陷或无序的影响。TI最初是在关联电子的费米子系统的整数量子霍尔效应中观察到的。然而，在过去的十年中，拓扑物理学的概念已经被引入到凝聚态物质之外的许多领域，从微波和光子系统到冷原子，声学甚至力学。最近，有人提出了在磁场的影响下，在蜂窝晶格中组织的激子极化激元系统中的TI。极化激元中的拓扑现象与迄今为止实验证明的所有拓扑效应有着根本的不同：激子-极化激元是由量子阱激子和腔光子的强耦合产生的部分光部分物质的准粒子。在这里，我们实验证明第一激子极化激元TI。这构成了第一个共生的光物质TI。我们的极化激元晶格是非共振激发的，并且手性拓扑极化激元边缘模式由极化激元凝聚机制填充。我们的图像真实和傅立叶空间测量光致发光，并证明拓扑边缘模式避免缺陷，并且可以通过反转所施加的磁场来反转模式的传播方向。我们的激子-极化激元TI为各种新的拓扑现象铺平了道路，因为它们涉及光-物质相互作用，增益，也许最重要的是-激子-极化激元作为一个非线性多体系统相互作用。
2018-08-09 cond-mat.mes-hall
