Theory of the quantum-dot Mollow triplet in an exciton-driven semiconductor cavity
我们提出了一个全面的理论研究激子驱动的量子点（QD）放置在高- $Q$半导体腔和相互作用的声学声子浴的共振荧光光谱。在极化子坐标系中，我们导出了一个包含激子-声子和激子-腔场各阶耦合的量子主方程。这项工作详细介绍并扩展了最近一期{ \em Physical Review Letters}（C. Roy和S. Hughes 2011：Phys. Rev. Lett. { \bf 106} 247403）来描述半导体腔-QED体系中的QD Mollow三重态。在这里，我们介绍了两种ME形式，Nakajima-Zwanzig（NZ）和时间卷积（TC），都是二阶的系统-声子库微扰。在极化子框架中，这两个ME形式示出产生等效的连续波（CW）驱动场的人口动力学和荧光光谱。我们还证明了马尔可夫近似是有效的计算非相干散射过程，我们随后利用马尔可夫TC ME探索激子驱动的量子点的共振荧光光谱。腔发射和激子发射的光谱进行了研究，这些被发现有定性不同的光谱特征。使用相干驱动场，众所周知的原子的Mollow三重态的特性被证明是相当大的修改与电子-声学-声子散射，我们突出的关键效应所产生的腔耦合和电子-声子耦合。以腔场馈电和非简谐腔场QED为例，研究了腔场耦合对激子-腔场失谐量和声子池温度的敏感性。我们展示了如何在半最大值（线宽）的莫洛三重态边带的拉比频率的连续波泵的平方的函数的变化。
2012-01-27 cond-mat.mes-hall
Dipolar and Quadrupolar Excitons Coupled to a Nanoparticle-on-a-Mirror Cavity
我们研究了纳米粒子-镜面腔中的等离子体激元-发射极相互作用。我们考虑两种不同类型的发射器，那些维持偶极跃迁，和那些主机只有四极，偶极不活跃，激子。通过一个完全解析的二维变换光学方法，我们计算了纳米腔支持的全等离子体光谱的光-物质耦合强度。我们揭示了激子电荷分布的有限尺寸效应的影响，并描述了在自发发射配置的人口动态。将我们的模型推到准静态近似之外，我们提取了等离子体偶极矩，这使我们能够计算混合等离子体发射系统的远场散射谱。我们的研究结果，完全数值模拟测试，揭示了纳米腔中的亮激子和暗激子的强耦合现象之间的相似性和差异。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall
Exciton-polaritons in multilayer WSe$_2$ in a planar microcavity
由于高的结合能和振子强度，过渡金属二硫属化物薄片中的激子构成了实现强耦合轻物质系统的完美基础。在本文中，我们研究单层和少层WSe $_2$薄片封装在六方氮化硼和纳入一个平面的电介质腔。我们使用一个开放的腔设计，它提供了高达150毫电子伏的腔模能量的可调谐性。我们观察到一个强耦合制度之间的腔光子和中性激子在直接带隙单层WSe $_2$，以及在几层WSe $_2$薄片表现出间接带隙。我们讨论了激子的振子强度和共振线宽与层数的关系，并预测了激子-光子耦合强度。
2019-09-29 cond-mat.mes-hall
Excitonic emission of monolayer semiconductors near-field coupled to high-Q microresonators
我们提出的量子产率测量单层$\textrm{WSe}_2$（1 L- $\textrm{WSe}_2$）集成高Q（$Q>10^6$）光盘腔，使用一个有效的（$η>$ 90%）近场耦合方案的基础上的锥形光纤。激子发射的耦合通过将1 L-WSe $_2$放置到倏逝腔场来实现。这将微谐振器的高固有品质因数（$Q>10^6$）保持在1 L-WSe的带隙以下$_2$。腔量子产率的非线性激发功率依赖性与激子-激子湮灭模型一致。腔量子产率为$\textrm{QY}_\textrm{c}\sim10^{-3}$，与在\textit{broad emitter}状态下的操作一致（即，1 L-WSe $_2$的发射寿命显著短于裸腔衰减时间）。该方案可以作为一个精确的测量工具，分层材料的激子发射到腔模式，无论是在平面和平面外的激发。
2017-10-11 cond-mat.mes-hall
Light-mass Bragg cavity polaritons in planar quantum dot lattices
从理论上研究了平面光腔中量子点晶格的激子-极化激元模式。Umklapp条款，其中激子与许多腔模相互作用，不同的倒易晶格矢量，出现在哈密顿由于周期性的点阵。我们专注于布拉格极化激元模式获得的激子和腔模式调谐到共振在高对称点的布里渊区。根据微腔设计，这些有限面内动量的极化激元模式可以被引导并且可以具有长寿命。此外，它们的有效质量可以非常小，大约为$10^{-8} m_0$（$m_0$是裸电子质量），并且它们构成固体中最轻的类激子准粒子。
2007-10-17 cond-mat.mes-hall
Multistability of cavity exciton-polaritons affected by the thermally generated exciton reservoir
到目前为止，在准共振泵浦下腔极化激元系统中激子库的产生一直被忽略。我们表明，在微腔具有小拉比分裂（通常是GaAs腔与单量子阱），这个水库可以有效地填充极化声子-声子散射。我们考虑了激子库对共振泵浦极化激元模能量移动的影响。我们发现，这个水库的存在有效地降低了极化激元-极化激元相互作用的自旋各向异性，与最近的实验测量，其中腔极化激元的多稳定性进行了分析
2011-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multistable excitonic Stark effect
光学斯塔克效应是激子系统中相干光-物质相互作用的一个标志，其中照射光束调谐激子跃迁频率。在这里，我们表明，当激子被放置在一个纳米光子腔，激子斯塔克效应可以成为高度非线性，表现出多值和滞后斯塔克位移，依赖于照射光的历史。这种多稳态斯塔克效应（MSE）源于腔模占据和激子布居之间的反馈，由斯塔克诱导的腔和激子共振的相互调谐介导。引人注目的是，MSE表现出即使是非常稀的激子浓度，可以产生不连续的斯塔克位移跳跃的顺序兆电子伏。我们期望MSE可以在容易获得的过渡金属二硫属化物激子系统中实现，放置在平面光子腔中，在适度的泵浦强度。这种现象可以提供新的手段来设计光和物质的耦合态，即使在单激子极限下也可以持续存在。
2020-09-07 cond-mat.mes-hall
Cavity quantum electrodynamics with semiconductor quantum dots: The role of phonon-assisted cavity feeding
对于与微腔强耦合的半导体量子点，我们从理论上研究了激子到腔光子的声子辅助跃迁，其中能量失配由声子发射或吸收补偿.通过Schriffon-Wolff变换，我们导出了描述激子-腔耦合和激子-声子耦合的有效哈密顿量，并利用费米黄金法则方法计算了散射率。将这种方法的结果与最近报道的基于独立玻色子模型的描述方案[U。Hohenester等人，Phys.Rev.B80，201311（R）（2009）]和数值密度矩阵方法。所有的描述方案给出了非常相似的结果。我们目前的自发发射寿命的量子点最初填充与一个单一的激子或双激子，和光谱特性的光驱动点腔系统在强耦合制度。我们的研究结果表明，声子辅助馈电强耦合点腔系统中起着主导作用，当失谐是几个毫电子伏的顺序。
2009-12-28 cond-mat.mes-hall
Coherent control of the dynamics of single quantum-dot exciton qubit in a cavity
在本工作中，我们从理论上证明了如何利用外激光场来控制纳米腔中单个量子点激子量子比特的布居数反转。采用Jaynes-Cummings模型描述系统，并利用Lindblad算子考虑非相干损耗。我们演示了如何在基态的激子和相干态的腔的叠加中制备初态。分析了激子-腔失谐量、激光-腔失谐量、脉冲面积和损耗对量子比特动力学的影响。我们还展示了如何使用与腔模共振的连续激光泵浦来维持腔内的相干态，从而为量子比特提供一些保护以防止腔损耗。
2017-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tuning relaxation and nonlinear upconversion of valley-exciton-polaritons in a monolayer semiconductor
研究强带电MoSe2单层在可调开放式微腔中的强光-物质耦合，发现载流子气体显著改变激子极化子光致发光响应，并实现从trion到激子极化子的非线性上转换发光，揭示了俄歇散射与声子吸收的微观机制。
2025-05-01 cond-mat.mes-hall
Angular dependence of giant Zeeman effect for semi-magnetic cavity polaritons
由于非磁性半导体的塞曼效应较弱，对微腔极化激元中自旋相关现象的观测受到限制。我们证明了磁性离子进入置于非磁性微腔中的量子阱会导致磁场对激子-极化激元的增强效应。我们发现，在这样的结构中，激子-极化激元的塞曼分裂强烈地依赖于光子-激子失谐量和极化激元波矢。我们的实验数据可以用一个模型来解释，其中磁场对下极化激元态的影响直接继承自激子分量，而与腔光子的耦合强度则由外部磁场来修正。
2016-12-20 cond-mat.mes-hall
Phonon-assisted transitions from quantum dot excitons to cavity photons
对于嵌入微腔中的单个半导体量子点，我们从理论和实验上研究了激子与腔模之间的声子辅助跃迁。在独立玻色子模型的框架内，我们发现，这样的过渡可以是非常有效的，即使是相对较大的激子腔失谐数毫电子伏特。此外，我们预测一个强的失谐不对称的激子寿命消失的晶格温度升高。我们的研究结果得到了实验的证实，这是在良好的定量和定性的协议与理论。
2009-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Optimal condition to probe strong coupling of two-dimensional excitons and zero-dimensional cavity modes
与耦合到零维（0 D）光子腔的二维（2D）激子跃迁相关联的光-物质相互作用从根本上不同于量子点或色心中的耦合局域激发，量子点或色心与腔限制模式分布相比具有可忽略的空间范围。通过计算表面沉积的二维材料和一维光子晶体纳米束模式的激子跃迁的辐射-物质耦合，我们发现，由于激子包络函数面积最小化和总积分场最大化之间的竞争，单层材料存在最佳空间范围，使这种相互作用强度最大化。这与迪克模型的直觉相反，迪克模型中的振子强度预计会随着振子的数量单调增长，这与单层面积相关，假设激子波函数在整个量子阱上离域。我们还发现，在激子-腔失谐量接近于零时，波导集成腔的直接传输效率会受到严重抑制，这表明可以通过使用侧耦合腔来进行实验以获得更好的性能。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable exciton polaritons in biased bilayer graphene
本文提出在微腔中利用偏置双层石墨烯实现电可调谐激子极化激元，通过半经典与量子力学方法预测其可达到强耦合机制，并证明引入epsilon-near-zero材料可进一步增强光-物质相互作用。
2025-02-10 cond-mat.mes-hall
Quantum correlations and dissipative blockade of polaritons in a tunable fiber cavity
Institut für Quantenelektronik, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院量子电子学研究所）；Physikalisches Institut, Universität Bonn（波恩大学物理研究所）；Department of Physics, Universität Basel（巴塞尔大学物理系）；Univerité Paris-Saclay, UVSQ, CNRS, GEMaC（巴黎萨克雷大学、凡尔赛大学、法国国家科学研究中心、GEMaC）；Laboratorium für Festkörperphysik, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院固体物理实验室）
研究通过连续波共振激光激发测量光子相关性，揭示极子相互作用对腔-激子频差的强依赖性，并展示通过耗散阻塞机制实现强极子阻塞的实验结果。
2026-03-24 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional excitons in monolayer transition metal dichalcogenides from simple models and variational calculations
研究了过渡金属二硫属化物（TMD）单层膜在不同介电环境中的激子谱。筛选氢模型（SHM）[物理评论快报。116，056401（2016）]通过将其激子光谱与径向方程（RE）解进行比较来检查。虽然SHM被发现可以很好地描述非氢激子里德堡系列，但它不能解释激子能量随轨道量子数$m$的线性下降。随着$\lvert m\rvert$变大，激子玻尔轨道收缩，导致电子-空穴相互作用的强度增加和激子能量降低。SHM的激子有效半径表达式可以表征激子半径对$n$的依赖性，但不能很好地描述激子半径对$m$的依赖性，这是SHM不能很好地描述激子能量对$m$依赖性的原因.对于在SiO $_2$衬底上的单层WS $_2$，我们计算的$s$激子里德堡系列与通过光学反射光谱[Phys. Rev. Lett. 113，076802（2014）]，而计算的$p$激子提供了对双光子吸收光谱的两个广泛特征的解释[Nature 513，214（2014）]。我们计算的激子能量单层TMD在各种介电环境中的实验数据相比有利。本文得到了一些强束缚激子态的变分波函数，并进一步用于研究单层TMD中的Stark效应，导出了一个精确计算基态能量红移的解析表达式。结合变分法的RE数值解为单层TMD中激子的研究提供了一种简单有效的方法。
2018-09-04 cond-mat.mes-hall
Strong coupling between quantum dot exciton spin states and a photonic crystal cavity
我们将高达7 T的磁场施加到强耦合到光子晶体腔的砷化铟量子点上。场提升了QD激子自旋态的简并度，并通过抗磁性和塞曼能量位移的组合来调谐它们的发射能量。我们使用磁场调谐来移动两个自旋态的能量，以选择性地与腔共振。观察到腔和两个自旋态之间的强耦合。磁场调谐使得能量偏移大至0.83 meV，而不会显著降低量子点-腔耦合强度。
2011-01-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Persistent entanglement of valley exciton qubits in transition metal dichalcogenides integrated into a bimodal optical cavity
我们报告耗散动力学的两个谷激子居住在$K$和$K^\prime$ -裸WSe $_2$单层谷和一个被集成到一个双峰光学腔。在前者中，只有当$K$和$K^\prime$ -谷中激子场失谐量严格相等（共振失谐量）时，才能产生部分纠缠定态。否则，激子量子比特的并发度变为零。值得注意的是，在后者（WSe $_2$单层在一个双峰光学腔），从一个子系统（激子/光）的纠缠转移到其他（光/激子）发生。因此，激子量子比特的有限定态共存总是产生的，无论激子场失谐在两个山谷是共振或非共振。此外，它甚至可以达到高达1（两个谷激子的最大纠缠态）。由于不存在具有严格共振失谐的真实系统，因此将WSe $_2$单层浸入双模光学腔中提供了克服裸WSe $_2$所面临的挑战的机会，从而打开了潜在量子位的新领域。
2022-09-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exchange-controlled quantum beats and entanglement in an exciton--bimodal-cavity system
Federal University of Santa Maria（圣玛丽亚联邦大学）；Universidad Privada del Norte（北方私立大学）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Ewha Womans University（梨花女子大学）
本研究通过理论框架揭示激子-双模腔系统中交换相互作用控制量子拍频与纠缠，提出设计规则以实现长寿命纠缠和相干激子操作。
2026-10-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity control of Excitons in two dimensional Materials
我们提出了一个强大的和有效的方法来控制二维材料和范德华异质结构的光谱量子腔嵌入。腔中光-物质耦合导致激子-极化激元的形成，激子-极化激元是光子和激子的叠加。我们的第一性原理研究表明，明亮和黑暗的激子光谱特征的重新排序和混合，并在第二类范德华异质结的情况下，内和层间激子共振的反转。我们进一步表明，腔光物质耦合强烈依赖于介电环境，并可以通过封装在另一种介电材料的有源2D晶体控制。我们的理论计算是基于一个新开发的非微扰多体框架，以解决耦合的电子-光子薛定谔方程在量子电动力学扩展的Bethe-Salpeter方法。这种方法使从头计算模拟激子极化激元状态和他们的色散从弱到强腔光-物质耦合制度。然后，我们的方法扩展到处理范德华异质结和封装的二维材料，使用简化的Mott-Wannier描述的激子，可以应用到非常大的系统无法达到完全从头算方法。
2019-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tuneable exciton energy exchange between spatially separated 2-dimensional semiconductors in a microcavity
电控制激子之间的能量交换介导的腔极化激元在室温下进行了演示。基于WS $_2$和MoS $_2$单层的空间分离的场效应晶体管被放置在可调谐的法布里-珀罗微腔中。该器件是专门设计用于激子极化激元的形成，结合两个激子物种和一个可调谐的腔模式。它进一步表明，WS $_2$膜中的自由载流子密度的调谐导致拉比分裂的强烈调制，修改激子和激子-极化激元的光子性质。极化激元器件的电控制可以导致使用可切换的量子态的技术应用。
2019-05-29 cond-mat.mes-hall
Impact of the phonon environment on the nonlinear quantum-dot cavity QED. II. Analytical approach
提出一种解析方法处理声子对量子强耦合区量子点-腔系统非线性光学响应的影响，推广至任意光学非线性并验证与精确解吻合，为研究声子贡献提供了实用工具。
2023-06-28 cond-mat.mes-hall
Exploiting one-dimensional exciton-phonon coupling for tunable and efficient single-photon generation with a carbon nanotube
凝聚态发射体由于与外部自由度的耦合而提供了丰富的腔量子电动力学效应。在碳纳米管的情况下，可以实现局域激子和一维声学声子模式之间的非常特殊的耦合，这在发光光谱中产生明显的声子翼。通过将单个纳米管耦合到可调谐光学微腔，我们表明这种独特的激子-声子耦合是一种有价值的资源，可以扩大单光子源的调谐范围，同时保持良好的激子-光子耦合效率和光谱纯度。使用我们的扫描光纤腔的独特的灵活性，我们能够测量的效率谱的非常相同的纳米管在珀塞尔制度的几个模式体积。而这个效率谱看起来非常像自由空间发光光谱时，珀塞尔因子是小的（大模式体积），我们表明，在较低的模式体积的变形，这个光谱可以追溯到激子-光子耦合的强度。它显示了增强的效率上的红翼，所产生的激子和腔之间的非相干能量交换过程的不对称性。这使我们能够获得高达几百倍的源的光谱宽度的调谐范围。
2017-07-19 cond-mat.mes-hall
Cavity-enhanced simultaneous dressing of quantum dot exciton and biexciton states
利用光致发光光谱，我们证明了高Q微柱腔中单个半导体量子点的真空-激子和激子-双激子跃迁的同时修整。双激子的共振双光子激发是通过相对于腔模光谱调谐量子点发射来实现的。腔耦合到两个跃迁，并放大同样谐振的连续激光器的拉比频率，从而驱动跃迁。我们观察到强场分裂的发射线，这取决于驱动拉比场的振幅和腔激光失谐。驱动4能级原子的缀饰态理论正确地预测了在发射光谱中观察到的不同的光谱跃迁，并且通过极化子主方程方法进一步提供了对发射光谱的详细描述，该方法考虑了半导体介质的腔耦合和声学声子相互作用。
2015-09-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Chiral Cavity Control of the Interlayer Exciton Energy Spectrum
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
该研究预测将层间激子置于时间反演对称性破缺的手性腔中可重排其能谱，使基态从s轨道转为p轨道，还给出了p轨道基态所需的耦合与层间距相图。
2025-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Cavity-Enhanced Activation of Radiatively Suppressed Light-Hole Exciton Emission in Colloidal Nanoplatelets
Indian Institute of Science（印度科学学院）；City College of New York（纽约市立学院）
本文提出利用分布式布拉格反射镜腔激活胶体CdSe-CdS纳米片的轻空穴激子发射，通过腔共振匹配实现低激发功率下的轻空穴耦合发射，建立了腔工程获取辐射抑制光学态的通用方法。
2026-08-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
A simple variational quantum Monte Carlo-effective mass approach for excitons and trions in quantum dots
提出了一个计算半导体量子点中中性激子和带电激子的基态能量的计算模型。该模型是基于变分量子蒙特卡罗方法和有效质量哈密顿。通过迭代牛顿-拉普森过程，最小化局部能量，和（可选）随机游走器的并行化，可以在标准台式计算机中获得约束能和库仑结合能的快速和准确的估计。为了说明该模型的范围，我们提供了Fortran程序和说明性计算的胶体CdSe纳米片与大的横向尺寸和介电约束，其中电子相关性很强。计算结果与精确变分法计算结果进行了比较，在计算效率上大大优于组态相互作用计算结果。
2020-09-21 cond-mat.mes-hall
Suppression of space broadening of exciton polariton beams by Bloch oscillation effects
从理论上研究了激子极化激元在不同光子势作用下的输运。通过有限元模拟计算了光子势与腔层厚度的关系。理论分析和数值计算表明，腔光子势与腔层厚度成正比，其系数约为$1.8$ meV/nm。此外，周期性和线性光子势被认为是控制输运的激子极化激元在弱场和强场泵浦的情况。在这两种情况下，周期势本身不能有效地抑制腔光子和激子的无序势的散射以及激子-激子的非线性相互作用。当腔中光子加上线性势时，极化激元输运呈现布洛赫振荡行为。重要的是，极化激元布洛赫振荡可以有效地抑制由无序势和激子-激子非线性相互作用引起的空间展宽，这对极化激元电路的设计是非常有益的。
2015-05-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microscopic simulations of the coupled dynamics of cavity photons, excitons, and biexcitons
Institute for Photonic Quantum Systems (PhoQS), Paderborn University（帕德博恩大学光子量子系统研究所）；Department of Physics and Center for Optoelectronics and Photonics Paderborn (CeOPP), Paderborn University（帕德博恩大学物理系与光电光子学中心）；Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀特光学学院）
该研究通过量子化微观模拟，探讨了半导体纳米结构中光子、激子和双激子的耦合动力学，揭示了双激子连续态对量子动力学的影响及腔体模式频率和耦合强度的重要性。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Coupling of MoS$_2$ Excitons with Lattice Phonons and Cavity Vibrational Phonons in Hybrid Nanobeam Cavities
我们报告了中性激子X $^0$和谷内激子X $^-$在hBN封装的二硫化钼$_2$单层嵌入纳米束腔共振拉曼光谱。通过温度调谐MoS $_2$晶格声子的拉曼模与X $^0$ /X $^-$发射峰之间的失谐量，研究了激子、晶格声子和腔振动声子之间的相互耦合.我们观察到X $^0$诱导的拉曼散射的增强和X $^-$诱导的抑制，并解释我们的发现所产生的三方激子-声子-声子耦合。腔振动声子为晶格声子散射中的共振条件提供X $^0$的中间副本态，从而增强拉曼强度。与此相反，三方耦合涉及X $^-$被发现要弱得多，观察解释的几何形状依赖的极性的电子和空穴变形的潜力。我们的研究结果表明，晶格和纳米力学模式之间的声子杂化在二维材料纳米光子系统中的激子量子物理和光-物质相互作用中起着关键作用。
2023-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant optomechanical coupling and dephasing protection with cavity exciton-polaritons
电子共振可以显著增强腔光学力学中的光子-声子耦合，但是通常由于吸收损耗和由不均匀加宽引起的失相而被避免。我们的实验表明，激子极化激元在半导体微腔使GHz的光力学与单粒子共振耦合达到记录值在10秒的MHz范围。此外，这种共振增强受到拉比间隙的保护，不受非均匀加宽的影响。单极化激元非线性和光机械强耦合制度成为在这个平台上访问。
2022-12-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electrically tuneable exciton-polaritons through free electron doping in monolayer WS$_2$ microcavities
我们演示了在室温下结合场效应晶体管（FET）与可调谐光学微腔的光-物质耦合控制。我们的微腔FET包括单层二硫化钨WS $_2$半导体，该半导体被转移到六方氮化硼薄片上，该六方氮化硼薄片在微腔中充当电介质间隔物，并且在FET中充当电绝缘体。在我们的可调谐系统中，单层WS $_2$和腔光子中的激子之间的强耦合可以通过控制腔长来调谐，我们以优异的稳定性实现了这一点，使我们能够选择从第二到第五阶的腔模。一旦我们实现了强耦合状态，我们就通过修改WS $_2$的导带中的自由电子载流子密度来修改半导体材料中激子的振子强度。这使得在自由电子之间能够产生强库仑排斥，这降低了激子的振子强度，直到拉比分裂完全消失。我们控制的电荷载流子密度从0到3.2 $\times$ 10 $^{12}$ cm $^{-2}$，并在此范围内的拉比分裂从最大值，取决于所选择的腔模式，下降到零，所以该系统跨越强到弱耦合制度。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall
Brightening odd-parity excitons in transition-metal dichalcogenides: Rashba spin-orbit interaction, skyrmions, and cavity polaritons
奇数角动量激子态在过渡金属二硫属化物单层中是暗到亮的，只能通过双光子探针来解决。此外，$2p$激子态预计会显示出精细的分裂，这是由材料的特殊电子能带结构引起的，其特征在于每个谷周围的有限Berry曲率。在这项工作中，我们详细研究了光子耦合到$p$激子态，我们发现，Rashba自旋轨道相互作用或Skyrmion在过渡金属dichalcogenide基板可以利用工程师有限的光学选择规则。基础机制依赖于激子角动量与Rashba自旋轨道相互作用或Skyrmion拓扑电荷的缠绕的匹配。在光子腔中，由于光子限制，耦合增强，并且所产生的极化激子分支获得与$2p^\pm$激子的混合，从而提供了检测激子精细分裂的有用工具，并且使得奇宇称暗激子能够新颖地使用。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent interaction of WS$_2$ and quasi-2D perovskite excitons over micrometer distances via a cavity field
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg（奥尔登堡卡尔·冯·奥西埃茨基大学）；Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普斯大学）；Wroclaw University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Applied Sciences Emden/Leer（埃姆登/莱尔应用科学大学）；Fraunhofer-Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所IOF）；Friedrich Schiller University, Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化学技术大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Vidyasirimedhi Institute of Science and Technology (VISTEC)（维他西亚米德科学与技术学院(VISTEC)）；Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, EMFL, CNRS UPR, 3228, University Grenoble Alpes, University Toulouse, University Toulouse 3, INSA-T Grenoble（强磁场国家实验室，EMFL，CNRS UPR 3228，格勒诺布尔阿尔卑斯大学，图卢兹大学，图卢兹第三大学，INSA-T格勒诺布尔）
本研究在室温下通过含单层WS₂与准二维卤化物钙钛矿的开放光学腔，实现了微米尺度下两种材料激子的相干耦合，证实了相关极化激元分支的存在，为新型极化激元功能提供了基础。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall
Exciton-photon complexes and dynamics in the concurrent strong-weak coupling regime of singular site-controlled cavity quantum electrodynamics
本文在奇异位点控制的InGaAs/GaAs量子点光子晶体腔平台上，证明强-弱耦合可经声子散射介导动态共存，并通过光谱与光子统计揭示近零失谐处中间耦合区间的动力学及反聚束/聚束特征，为量子网络应用提供新器件基础。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
When polarons meet polaritons: Exciton-vibration interactions in organic molecules strongly coupled to confined light fields
本文提出了一种描述有机分子与腔模强相互作用的微观半解析理论。激子振动耦合内的分子和激子腔相互作用被视为平等的基础上，采用温度相关的变分方法。强激子-振动耦合和强激子-腔耦合之间的相互作用产生混合基态，我们称之为下极化子极化激元。得到了基态波函数、下极化子极化激元的零温准粒子重量、光致发光谱线强度和平均振动量子数的显式表达式。这些量对激子-腔耦合强度的依赖关系表明，强腔耦合导致腔模的振动修整增强，同时暗激子的振动解耦，这又导致较低的极化子极化激元类似于强耦合制度中的单模修整裸较低的极化激元。简要讨论了热效应对几个观测量的影响。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-resonant feeding of photonic crystal nanocavity modes by quantum dots
我们从实验上探讨了从量子点的离散发射中光子到二维光子晶体纳米腔的非共振馈送。对于单个激子和腔模的强耦合系统，我们跟踪了不同晶格温度下极化激子峰的光致发光强度。在低温下，我们观察到一个明显的不对称性的发射强度取决于激子是在更高或更低的能量比腔模式。在高温下，当发射或吸收声子的概率变得相似时，这种不对称性消失。对于不同的点-腔系统，其中腔模式失谐ΔE>5 meV至比单激子跃迁更低的能量，来自模式的发射保持与量子点相关，如通过互相关光子计数实验明确地证明的。通过监测的光致发光光谱的时间演化，我们表明，饲料的光子进入模式发生从多激子跃迁。我们观察到一个明确的反相关的模式和单激子发射的模式发射猝灭的人口在系统中减少对单激子水平，而模式发射的强度跟踪多激子跃迁。
2010-07-18 cond-mat.mes-hall
Spin currents of exciton polaritons in a microcavity with (110)-oriented quantum well
研究了嵌入（110）量子阱微腔的偏振光学性质。在这种结构中激子极化激元的自旋动力学是由激子态的自旋轨道分裂的相互作用，这是奇数的面内动量，和腔模式的横向分裂，这是偶数的动量。我们演示了线偏振光泵浦产生极化激元自旋流，并分析了由此产生的腔面极化激元自旋织构。通过调节控制动量空间中极化激元分布的激发光斑大小，可以获得对称或非对称的自旋织构。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall
Enhanced Cavity Optomechanics with Quantum-well Exciton Polaritons
嵌入量子阱的半导体微谐振器可以同时容纳紧密受限且相互作用的激子，光学和机械模式。我们从理论上研究了系统在强激子-光子耦合制度下工作的情况，而光学和激子共振通过与机械模式的相互作用进行参数调制。由于大激子-声子耦合在半导体中发挥作用，我们预测的增强极化激子-声子相互作用的两个数量级相对于光机械耦合：一个接近统一的单极化激子量子合作是在当前的半导体谐振器平台的范围内。我们进一步分析了极化激元非线性如何影响动力学反作用，修改冷却或放大机械运动的能力。
2022-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bose condensation of direct excitons in an off-resonant cavity at elevated temperatures
我们提出了一种增加二维直接激子寿命的方法，并展示了在高温下观察其宏观相干态的可能性。对于单GaAs量子阱嵌入亚波长周期的光子层状异质结构，我们预测激子辐射衰减将被强烈抑制。利用量子流体动力学方法研究了中等密度有限激子系统中的Berezinskiii-Kosterlitz-numerless交叉。低于估计的临界温度，急剧增长的相关长度被证明是伴随着许多倍的光致发光强度的增加。
2018-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Cavity enhanced transport of excitons
我们表明，激子型运输在某些材料中可以显着修改其列入一个光学腔：修改电磁真空模式结构引入的腔导致运输通过离域极化激元模式，而不是通过隧穿过程中的材料本身。这可以帮助克服在无序和其他缺陷的情况下作为系统尺寸的函数的传输特性的指数抑制。在非相干泵浦下，激子波包在腔中的传输得到显著改善，稳态激子电流也得到增强。这些结果可能对无序有机材料中激子输运的实验具有指导意义。我们提出，这些基本现象可以在由里德伯原子、光晶格中的冷分子组成的量子模拟器中观察到，也可以在囚禁离子的实验中观察到。
2015-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Control over cavity exciton polaritons in monolayer semiconductors
本研究通过将TMD异质结与光子晶体纳米腔强耦合，利用静电门控调控掺杂水平，实现二维激子极化激元的电学调控及弱到强耦合的连续转变，为相关物理研究和器件应用奠定基础。
2023-11-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Valley addressable exciton-polaritons in atomically thin semiconductors
虽然传统的半导体技术依赖于电荷的操纵来实现计算逻辑，但诸如自旋和谷的附加自由度为信息的编码提供了替代途径。在存在自旋谷锁定的过渡金属二硫属化物（TMD）单层中，已经报道了MoS $_2$、WSe $_2$和WS $_2$的谷手性的强保留，而MoSe $_2$显示出极低的谷极化保留。在这项工作中，手性选择性的螺旋激发下的MoSe $_2$腔极化激元的极化程度，可以控制的激子腔失谐报告。与在MoSe $_2$激子和trion共振中看到的非常低的圆偏振度相反，我们观察到当在极化激子制度中时高达7倍的显著增强。在这里，极化激元引入了快速衰减机制，其抑制全谷赝自旋弛豫，从而允许在发射光中增加注入偏振的保留。适用于任何TMD半导体中的腔极化激元的动力学模型，再现失谐依赖性，通过纳入腔修改激子弛豫，允许估计的自旋弛豫时间在MoSe $_2$，这是一个数量级的速度比那些在其他TMD报道。谷可寻址激子极化激元在这里报道提供了强大的谷极化状态，展示了基于嵌入在光子结构中的TMD的谷电子器件的前景，具有谷依赖的非线性极化激元-极化激元相互作用的显着潜力。
2016-12-15 cond-mat.mes-hall
Organic-Inorganic Polaritonics: Linking Frenkel and Wannier-Mott Excitons
本研究提出光学腔中二维材料与有机分子聚集体相互作用的微观模型，预测形成Rabi分裂增强的杂化激子-极化激元，为强耦合与超强耦合区量子光学研究提供新平台。
2025-04-13 cond-mat.mes-hall
Phonon-induced dephasing in quantum dot-cavity QED: Limitations of the polaron master equation
嵌入在光学微腔内的半导体量子点（QD）是量子信息处理中的基本重要的系统。量子相干性的优化是至关重要的，在这样的应用中，需要深入了解相关的退相干机制。我们在这里提供了一个重要的审查普遍的理论治疗耦合到纵向声学声子的量子点腔系统，比较预测对最近获得的精确解。在这篇评论中，我们考虑了一系列的温度和激子腔耦合强度。预测的极化子Nakajima-Zwanzig（NZ）和无时间卷积（TCL）主方程，以及前者的变化适用于绝热连续波激发（CWE），比较对一个渐近精确的解决方案的基础上Trotter的分解（TD）定理。NZ和TCL的实现，其中应用极化子变换的哈密顿量，并随后处理激子腔耦合到二阶，不提供一个显着的改善精度相对于极化子变换单独。CWE适配提供了显著的改进，捕获了吸收光谱的宽带特征（在NZ和TCL实现中不存在）。我们将这种差异归因于马尔可夫近似的效果，特别是它在脉冲激发制度的不适用性。然而，即使是CWE适应，打破了高温（$50K$）和强激子腔耦合（$g \gtrsim 0.2$ meV）的制度。TD解具有与上述主方程方法相当的计算复杂性，但在较高温度下和在宽范围的激子-腔耦合强度（至少高达$g=1.5$ meV）上保持准确。
2020-02-05 cond-mat.mes-hall
Near-unity light absorption in a monolayer WS2 van der Waals heterostructure cavity
单层过渡金属二硫属化物（TMD）中的激子主导其光学响应，并表现出强烈的光-物质相互作用与寿命有限的发射。虽然已经应用了各种方法来增强TMD中的光激子相互作用，但所实现的强度远低于统一，并且尚未提供其潜在物理机制和基本限制的完整图片。在这里，我们介绍了一种基于TMD的范德华异质结构腔，它提供了近乎统一的激子吸收，并在超低激发功率下观察到激子复合物的发射。我们的结果与描述光-激子-腔相互作用的量子理论框架完全一致。我们发现，辐射，非辐射和退相衰变率之间的微妙的相互作用起着至关重要的作用，并揭示了一个普遍的吸收规律的激子在2D系统。这种增强的光-激子相互作用为研究激子相变和量子非线性提供了平台，并为基于二维光子晶体的光电子器件提供了新的可能性。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strong Exciton-Photon Coupling and lasing behavior in All-Inorganic CsPbBr3 Micro/nanowire Fabry-Perot cavity
半导体腔中激子-极化激元的宏观自发相干是凝聚态物理的重要研究领域之一。全无机微/纳米线Fabry-Pérot腔具有优良的光学性能，使得在室温下实现激子-光子的强耦合和激射成为可能。在这项工作中，我们证明了强耦合激子光子和极化激元激光CsPbBr 3微/纳米线的CVD法合成。通过探索CsPbBr 3腔的空间分辨PL谱，我们观察到模式体积依赖的耦合强度，以及显着增加的群指数。此外，在室温下，在强耦合区实现了低阈值极化激元激光，通过比较激光谱和波导输出谱以及显著降低的激光阈值，证实了极化激元特性。我们目前的结果提供了实现高耦合强度的新途径，可能使令人兴奋的现象（例如极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚、高效发光二极管和激光器）的应用成为可能。
2017-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertical cavity surface emitting terahertz laser
垂直腔面发射太赫兹激光器可以在传统的半导体微腔中实现，在强耦合机制下嵌入量子阱。该腔将以2 p激子状态的频率的一半进行光学泵浦。一旦达到2 p激子的阈值数量，受激太赫兹跃迁就会填充较低的激子-极化子分支，并且腔开始在光学和太赫兹范围内发射激光。激光阈值对泵浦光的光子统计特性敏感。
2012-03-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Whispering gallery quantum well exciton polaritons in an Indium Gallium Arsenide microdisk cavity
本文首次在砷化铟镓量子阱填充的砷化镓微盘腔中观测到回音壁激子极化激元，通过温度和半径调谐测得5–10 meV拉比劈裂，并建立解析量子模型，高功率下进一步实现极化激元激射。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of Rydberg exciton polaritons and their condensate in a perovskite cavity
半光半物质激子极化激元在半导体光学腔中的凝聚是固态平台中宏观量子相干性的一个显著例子。量子相干性只有在激子成分提供的激子极化激元之间存在强相互作用时才有可能。高主值里德伯激子在冷原子中表现出较强的偶极-偶极相互作用。然而，激子成分为激发态的极化激元，即里德堡激子极化激元（REP），尚未在实验上观察到。在这里，我们第一次观察到在没有任何外部场的情况下，在单晶CsPbBr 3钙钛矿腔中形成REP。这些极化激元表现出强烈的非线性行为，导致相干极化激元凝聚体具有显著的蓝移。此外，CsPbBr 3中的REP是高度各向异性的，并且具有大的消光比，这是由钙钛矿的正交晶体结构引起的。我们的观测不仅揭示了高阶激发态相干极化激元系统中多体物理的重要性，而且为探索这些相干相互作用在固态量子光学信息处理中的应用奠定了基础.
2019-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lasing of Moiré Trapped MoSe$_2$/WSe$_2$ Interlayer Excitons Coupled to a Nanocavity
将hBN封装的MoSe$_2$/WSe$_2$异质双层集成到高品质纳米腔中，实现了moiré陷阱层间激子的激射，发现其具有阈值行为和超线性功率依赖性，为低功耗纳米光子器件提供了新视角。
2024-07-28 cond-mat.mes-hall
Cavity-induced exciton localisation and polariton blockade in two-dimensional semiconductors coupled to an electromagnetic resonator
最近的实验已经证明了电磁纳米谐振器和二维半导体的原始片之间的强光-物质耦合，并且已经推测这些系统是否可以进入在少极化子水平下操作的量子区域。为了解决这个问题，我们提出了一个第一性原理微观量子理论的激子之间的相互作用的无限片的二维材料和局域电磁谐振器。我们发现，光-物质相互作用打破了对称性的，否则不稳定的系统，从而有效地产生一个本地化的激子模式，这是耦合到环境中的剩余激子模式。这种耗散耦合增加更严格的横向限制，我们的分析表明，这是一个潜在的挑战，在实现非线性激子激子相互作用。尽管如此，我们预测，极化激元封锁由于非线性激子-激子相互作用是触手可及的纳米谐振器耦合到过渡金属dichalcogenides，提供的横向谐振器模式限制可以足够小的非线性克服了极化激元退相声子相互作用所造成的。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-Mediated Long-Range Cooperative Coupling between Localized Plasmons and Molecular Excitons
Center for Light–Matter Interaction, Tel Aviv University（特拉维夫大学光与物质相互作用中心）
提出混合腔模式耦合局域等离激元和法布里-珀罗腔，通过腔场介导长程偶极-偶极相互作用实现空间分离的等离激元纳米粒子与分子间的协同相干耦合，增强等离激元-激子混合。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
