Robust excitons across the phase transition of two-dimensional hybrid perovskites
二维卤化物钙钛矿是从基于溶液的生长和化学灵活性中受益的被深入研究的材料平台之一。它们具有电子、光学和振动激发之间异常强的强相互作用，在未来的光电应用中具有巨大的潜力。这些材料的一个关键特征是结构相变的发生，这会影响它们的功能特性，包括由激子主导的电子带隙和光学响应。然而，到目前为止，二维钙钛矿中的相变在多大程度上改变了激子的基本性质仍然很少探索。在这里，我们研究了激子结合能和激子扩散的相变的影响，证明了它们在相变的鲁棒性。鉴于自由载流子质量的相关实质性变化，这些发现是出乎意料的，与广泛考虑的有效质量和漂移扩散传输机制形成强烈对比，突出了二维钙钛矿中激子的不寻常性质。
2022-01-27 cond-mat.mes-hall
Thickness-Dependence of Exciton-Exciton Annihilation in Halide Perovskite Nanoplatelets
激子-激子湮没（EEA）和俄歇复合是在高载流子密度下半导体光电子器件中发生的有害过程。尽管构成了实现激光在半导体纳米晶体（NC）的主要障碍之一，对NC尺寸的依赖性还没有完全理解，特别是对于那些具有弱和强限制的尺寸。在这里，我们使用差分透射光谱来研究EEA对厚度受控的2D卤化物钙钛矿纳米片（NPls）的物理尺寸的依赖性。我们发现EEA的寿命是非常短的7-60 ps的顺序。此外，它们强烈地取决于NPl的厚度，并根据τ_2~ d ^[5.3]呈现幂律依赖关系。额外的测量表明，EEA寿命也增加了NPL与较大的横向尺寸。这些结果表明，精确控制的物理尺寸是至关重要的破译的基本规律，特别是在1D和2D NC的过程。
2020-10-28 cond-mat.mes-hall
Excitons in layered metal halide perovskites: an effective mass description of polaronic, dielectric and quantum confinement effects
本文提出一种结合有效质量理论、镜像电荷和哈肯势的激子模型，揭示层状钙钛矿中量子与介电限域压缩激子半径并增强极化子效应，从而提升结合能和辐射复合概率，成功匹配实验数据。
2023-08-06 cond-mat.mes-hall
Hot Polarons with Trapped Excitons and Octahedra-Twist Phonons in CH3NH3PbBr3 Hybrid Perovskite Nanowires
杂化钙钛矿材料在光电子学和高效率发光器件中显示出巨大的应用潜力。缺陷诱导的束缚激子和声子之间的相互作用在理解这种优异的品质因数的新兴现象中起着重要的作用。在这里，我们展示了窄线宽的热极化子在$\mathrm{CH_{3}NH_{3}PbBr_{3}}$纳米线，它源于捕获激子和八面体扭曲声子之间的相互作用。光致发光中热极化子的观测表明激子与声子之间存在很强的相互作用。磁光谱进一步证实了多个热极化子的存在，并证实了束缚激子的塞曼分裂和声子能量随抗磁效应的增加。此外，参与相互作用的声子被证明是八面体扭转振动，这是横向光学声子，而捕获激子和纵向光学声子之间的相互作用是弱的。我们的工作表明，在钙钛矿中捕获的激子更喜欢与横向而不是纵向光学声子相互作用。由于体材料通常与纵向光学声子相互作用，这一结果提供了钙钛矿中缺陷的高耐受性的物理解释。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall
Long-lived exciton coherence in mixed-halide perovskite crystals
该研究通过光子回波光谱发现混合FA0.9Cs0.1PbI2.8Br0.2钙钛矿晶体中激子相干时间长达83皮秒，归因于组分无序引起的局域化，并揭示了不同能量激子的退相干机制。
2023-05-16 cond-mat.mes-hall
Dark-Bright Exciton Splitting Dominates Low-Temperature Diffusion in Halide Perovskite Nanocrystal Assemblies
本文研究卤化物钙钛矿纳米晶组装体中的激子输运，发现纳米晶尺寸通过暗-亮激子劈裂在低温下主导扩散抑制，高温下大尺寸反而不利，强调设计中须重视尺寸因素。
2024-01-17 cond-mat.mes-hall
Lattice distortion inducing exciton splitting and coherent quantum beating in CsPbI3 perovskite quantum dots
半导体量子点（QD）中各向异性的交换劈裂导致了对量子信息处理非常重要的亮激子精细结构劈裂（FSS）。直接测量FSS通常需要在液氦温度下的单个/几个量子点，因为它对量子点的大小和形状敏感，而在整体水平上测量和控制FSS似乎是不可能的，除非所有的量子点都几乎相同。在这里，我们报告强亮激子FSS高达1.6毫电子伏的溶液处理CsPbI 3钙钛矿量子点，表现为量子拍在液氮到室温下的系综级瞬态吸收。的分裂是稳健的QD的大小和形状的异质性，并随着温度的降低而增加，指向与钙钛矿晶格的正交畸变相关的机制。连续质量近似计算揭示了一个内在的“精细结构的差距”，同意与所观察到的FSS。这种间隙源于避免交叉的明亮激子限制在正交畸变的量子点，由伪立方{100}家庭的平面为界。
2022-06-28 cond-mat.mes-hall
Weak dispersion of exciton Landé factor with band gap energy in lead halide perovskites: Approximate compensation of the electron and hole dependences
卤化铅钙钛矿半导体的光伏和光电性质受激子控制，因此对其基本性质的研究至关重要。激子Landé或g因子g_X是决定激子在磁场中塞曼自旋分裂的关键参数。激子、电子和空穴载流子的g因子提供了关于能带结构的信息，包括其各向异性以及对电子和空穴有效质量有贡献的参数。我们在高达60 T的磁场中用反射率测量了卤化铅钙钛矿晶体的g_X。在具有不同阳离子和卤素的混合有机-无机和完全无机钙钛矿中，材料在液氦温度下的带隙能量在1.520至3.213 eV的可见光谱范围内变化很大：FA_{0.9} Cs_{0.1} PbI_{2.8} Br_{0.2]、MAPbI_{3}、FAPbBr_{3}、CsPbBr_{3}和MAPb（Br_{0.05} Cl_{0.95}）_{3}。我们发现激子g因子几乎是恒定的，范围从+2.3到+2.7。因此，当结合到激子g因子时，电子和空穴g因子对带隙的强依赖性大致相互补偿。对于载流子g因子的各向异性也是如此，导致几乎各向同性的激子g因子。实验数据与模型计算结果进行了比较。
2023-01-30 cond-mat.mes-hall
Microscopic picture of electron-phonon interaction in two-dimensional halide perovskites
钙钛矿由于其优异的光学性能而引起了人们的广泛关注。虽然已经确定激子主导其光学响应，但仍需要更好地理解更高激子态的影响和光学光谱中声子边带的形成。在这里，我们进行了理论研究的单层混合有机钙钛矿的激子特性-支持温度依赖的光致发光测量。通过求解Wannier方程，我们得到了微观上的激子类里德堡系列，包括它们的波函数和结合能。利用广义埃利奥特公式，我们计算的光致发光光谱表现出显着的贡献的声子边带的温度高达50 K -与实验测量一致。最后，我们预测了三个能量最低的激子跃迁的温度依赖性线宽，并确定了潜在的声子驱动的散射过程。
2020-10-14 cond-mat.mes-hall
Revealing giant exciton fine-structure splitting in 2D perovskites using van der Waals passivation
在过去的十年里，二维（2D）范德华材料的研究一直是新的光电子学和光子学应用开发中的一个活跃的研究领域。有机-无机层状钙钛矿是目前最有前途的2D范德瓦尔斯材料，由于其优异的光学亮度和增强的激子效应。然而，低的晶体质量和光谱扩散通常会加宽激子线宽，在传统的光致发光实验中模糊了激子的精细结构。在这里，我们提出了一个机械的方法来减少光谱扩散的影响，通过hBN-盖帽层状钙钛矿具有不同的厚度，揭示了激子精细结构。我们使用了一个随机模型链接的减少的光谱线宽与人口的活性电荷波动中心存在于有机间隔参加动态斯塔克位移。根据我们的直接光谱测量，当我们包括hBN帽时，活跃的波动中心减少了3.7至7.1倍。该速率与方形钙钛矿晶格和六方hBN晶格之间的重叠的分析非常一致。两个晶格之间的范德华力导致钙钛矿有机间隔分子的部分夹紧，因此，光谱扩散效应的动态斯塔克位移特性的幅度减小。我们的工作提供了一个简单的和低成本的解决方案，访问重要的精细结构激子态信息的问题，随着重要的载流子动力学的解释存在于有机间隔物，影响光发射的质量。
2022-04-21 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent exciton-exciton interactions in a mixed lead halide perovskite crystal
本研究通过双脉冲光子回波技术探究混合卤化铅钙钛矿晶体中激子的自旋相关相互作用，发现偏振构型影响激子退相，并用双激子模型重现了实验结果。
2024-04-13 cond-mat.mes-hall
Quantum beats of exciton-polarons in CsPbI3 perovskite nanocrystals
Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）；St. Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）；ITMO University（ITMO大学）；St. Petersburg State Institute of Technology（圣彼得堡国立技术学院）；Jackson State University（杰克逊州立大学）
本文通过瞬态双脉冲光子回波实验，在CsPbI3纳米晶中观察到激子-极化子态之间的量子拍频，并利用四能级模型量化了激子-声子耦合强度，为调控钙钛矿半导体中的相干光学动力学提供了途径。
2025-11-17 cond-mat.mes-hall
Giant optical orientation of exciton spins in lead halide perovskite crystals
本文在铅卤钙钛矿体晶体中实现了高达85%的激子自旋光学取向，通过时间分辨光致发光和量子拍揭示了激子与电子-空穴自旋动力学及自旋关联，并证明了大失谐下自旋弛豫受抑制。
2023-05-18 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian trapping of Dirac exciton-polariton condensates in a perovskite metasurface
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；ITMO University（伊特莫大学）；Abrikosov Center for Theoretical Physics（阿布里科索夫理论物理中心）；St. Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）；Queen’s Universiy（女王大学）；Paderborn University（帕德博恩大学）；Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学）；Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）
研究在氧化物超材料中观察到狄拉克极子-极化子的非厄米特束缚现象，通过非共振光学激发和相互作用形成复势，实现无质量狄拉克光子色散下的束缚凝聚。
2025-12-10 cond-mat.mes-hall
Comparative study of the binding energy in a thin and ultra-thin organic-inorganic perovskite within dielectric mismatches effects
多量子阱有机-无机钙钛矿结构提供了一种基于阱-势垒介电失配效应（称为镜像电荷效应）调节激子结合能的方法。从MQW有机-无机钙钛矿的剥离形成二维（2D）纳米片。与其他2D材料一样，如石墨烯或过渡金属二硫属化物（TMD），超薄钙钛矿层对介电环境高度敏感。我们研究了接近衬底表面的有机-无机钙钛矿晶体的非晶态2D范德华（vdW）层。我们发现，束缚激子能量的强烈影响周围的介电环境。我们发现Keldysh模型在某种程度上估计激子结合能对环境屏蔽的强烈依赖性。我们比较我们的结合能的结果与实验结果在（C6 H13 NH3）2 PbI 4钙钛矿，我们估计的结合能值（C4 H9 NH3）2 PbBr 4。
2017-03-21 cond-mat.mes-hall
Phonon-bottleneck enhanced exciton emission in 2D perovskites
本研究结合低温磁光测量与多粒子理论，揭示二维卤化物钙钛矿中亮激子高效发射源于声子瓶颈抑制向暗态弛豫，并提出通过亮暗能量分裂与声子能量调控发射的策略。
2023-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Steric Engineering of Exciton Fine Structure in 2D Perovskites
该研究通过磁光光谱与有效质量模型探究二维钙钛矿的激子精细结构，揭示有机间隔基引发的晶格畸变可调控暗-亮激子能量间距，为激子调控提供新机制，助力发光与量子技术应用。
2025-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling Excitons in Quasi-1D Perovskites by Dielectric Screening and Connectivity
该研究采用GW近似和Bethe-Salpeter方程框架的第一性原理多体微扰理论，揭示一维限域、八面体连通性与介电屏蔽对准一维钙钛矿激子特性的影响，为相关材料设计和光学实验解读提供依据。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved optical assessment of exciton formation in mixed two-dimensional perovskite films
本文利用飞秒瞬态吸收光谱研究混合二维钙钛矿中激子形成过程，提取了各二维相的激子结合能和载流子占据数，并证实了高载流子密度下Mahan激子的存在。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bright triplet excitons in lead halide perovskites
本文证明准立方铅卤钙钛矿的最低激子是光学活跃的亮激子，结合有效质量模型、群论及单纳米晶荧光测量，解释了其反常的高发射速率，并为光电子器件材料筛选提供判据。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall
Theory of nonlinear excitonic response of hybrid organic perovskites in the regime of strong light-matter coupling
我们提出了一个定量研究的非线性光学响应的层状钙钛矿放置在平面内的光子微腔中的政权的强光物质耦合，当激子和光子模式杂交，并产生腔极化激元。两个来源的非线性被指定，激子跃迁的饱和与增加的光泵和激子之间的库仑相互作用。它表明，特殊形式的相互作用势，特定于多层结构的有机钙钛矿，是负责激子结合能和拉比分裂相对于传统的半导体系统的大幅增加。这导致拉比分裂猝灭效应在非线性光学响应中的主要贡献。此外，由于激子的紧密束缚特性，莫特跃迁的密度基本上更高，允许达到约50 meV的极大极化子蓝移，这比传统半导体高一个数量级。
2021-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intra- and Interlayer Excitonic Fine Structure of the Two-Dimensional Perovskite (PEA)$_2$PbI$_4$
Julius-Maximilians-University Würzburg（维尔茨堡大学）；MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente（特温特大学 MESA+ 纳米技术研究所）；School of Metallurgy and Materials, University of Birmingham（伯明翰大学冶金与材料学院）
研究通过低温光致发光和G₀W₀+BSE计算揭示了(PEA)₂PbI₄的层内和层间激子精细结构，阐明了其由晶格对称性和畸变主导的特性，修正了二维钙钛矿的激子描述。
2026-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Plasmon Enhanced Strong Exciton-Photon Coupling in Hybrid Inorganic-Organic Perovskites Nanowires
在半导体微腔中操纵强的光-物质相互作用是发展高性能激子极化激元器件的关键，在下一代全固态量子技术中具有巨大的潜力。在这项工作中，我们报告了表面等离子体增强强激子-光子相互作用的CH 3 NH3 PbBr 3钙钛矿纳米线。在室温下，在混合介质-绝缘体-金属波导腔中，在激子共振附近观察到特征的反交叉行为，表明Rabi分裂能量高达~ 560 meV。激子-光子耦合强度增强因子约为1.4倍，这主要归因于表面等离子体激元诱导的局域激发场重新分布。此外，系统地研究了纳米线和绝缘体尺寸对激子-光子相互作用的影响。这些结果为实现极高的耦合强度提供了新的途径，并推动了电泵浦和超低阈值小型激光器的发展。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical orientation of excitons and charged carriers in MAPbI$_3$ perovskite single crystals in the orthorhombic phase
本文在1.6 K下研究正交相MAPbI3钙钛矿单晶中激子与载流子的光取向，测得激子取向度达85%、电子和空穴g因子分别为2.83和0.54，并证明Dyakonov-Perel自旋弛豫机制在该体系中不活跃。
2025-02-07 cond-mat.mes-hall
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
Optically trapped exciton-polariton condensates in a perovskite microcavity
Institute of Experimental Physics, Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院实验物理研究所）；Łukasiewicz Research Network - Institute of Microelectronics and Photonics（卢卡谢维奇研究网络微电子与光子学研究所）；Institute of Applied Physics, Military University of Technology（军事技术大学应用物理研究所）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Science Institute, University of Iceland（冰岛大学科学研究所）
本研究在钙钛矿微腔中实现室温光学囚禁和高阶角谐波生成，通过非共振激发探索了凝聚态从花瓣状到波纹状的转变，为可重构非线性激光提供新途径。
2026-01-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum Anomalous Hall Effect in a Perovskite and Inverse-Perovskite Sandwich Structure
基于第一性原理计算，我们提出了一种三明治结构，该结构由沿[001]方向生长的G-型反铁磁（AFM）莫特绝缘体LaCrO $_3$组成，其中一个原子层被反钙钛矿材料Sr $_3$ PbO取代.我们表明，该系统是在一个拓扑非平凡的阶段，其特征在于同时非零的电荷和自旋陈数，这可以支持一个自旋极化和耗散的边缘电流在有限的系统。由于这两种材料在体相中是稳定的，并且仅以小的晶格畸变彼此匹配，因此预计复合材料易于合成。
2015-12-17 cond-mat.mes-hall
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
Hyperfine versus exchange interaction in the spin dynamics of spatially indirect excitons in CsPbI$_{3}$ perovskite nanocrystals
Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分院热瓦诺夫半导体物理研究所）；Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）；Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院伊俄费研究所）；Spin Optics Laboratory, St. Petersburg State University（圣彼得堡大学旋光实验室）；ITMO University（ITMO大学）；St. Petersburg State Institute of Technology（圣彼得堡国立技术学院）
研究CsPbI$_{3}$纳米晶体中空间间接激子的复合、光学取向和光学对准动力学，发现其自旋动力学受交换相互作用和超精细相互作用共同影响，并建立了三线态激子偏振光致发光理论。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall
Excitonic-trion population in two-dimensional halide perovskites
本研究针对二维卤化物钙钛矿高激子结合能下仍有高载流子密度的现象，推导求解萨哈方程分析其激子复合物准平衡布居，发现室温下三激子是载流子主要形式，并提出三激子隧穿跳跃的新型电荷输运机制。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring Exciton Fine-Structure in Perovskite Nanocrystal Ensembles
卤化铅钙钛矿纳米晶（PNC）具有独特的光电性能，其中许多来自所谓的亮三重态激子精细结构。测量这种精细结构的一个主要障碍是不均匀的光谱展宽，这限制了大多数实验研究的单光子光谱。它在这里示出的线性偏振的单粒子选择规则在PNCs中被保存在随机取向的合奏的非线性光谱。结合旋转平均的模拟表明，如瞬态吸收和二维相干光谱技术能够解决激子精细结构的PNCs，即使在存在不均匀的加宽和取向无序。
2021-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exciton-Polaritons in Hybrid Inorganic-organic Perovskite Fabry-Pérot Microcavity
激子-极化激元在半导体微腔中产生的长程空间相干和玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）等效应在低阈值激光、涡旋和慢光等方面具有潜在的应用价值。进一步探索具有更强激子-光子相互作用强度的新型半导体微腔具有广泛的应用前景。在此，我们证明了室温光子激子强耦合在混合无机-有机CH_3 NH_3 PbBr_3 Fabry-Pérot微腔的第一次。真空Rabi分裂能量高达~390 meV，这归因于光学微腔中大的振子强度和光子约束。随着抽运能量的增加，载流子屏蔽效应使激子-光子耦合强度减弱，导致产生光子激光而不是偏振激光。钙钛矿微腔中光子和激子之间的强耦合将有助于开发高性能的基于极化激元的非相干和相干光源，非线性光学和慢光应用。
2017-08-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
All-order correlation of single excitons in nanocrystals using a $\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$ envelope-function approach: application to lead-halide perovskites
我们讨论了各种多体方法，在有效质量和$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$电子函数形式主义，计算相关的单激子在半导体纳米晶体（NC）的电子-空穴库仑相互作用的所有订单。这些方法应用于铅卤化物钙钛矿CsPbBr $_{3}$的NC，其通常在中间限制中存在激子，其中物理可观测量通常通过相关性强烈重整化（例如，对于边长为11 nm的NC，辐射衰减率相对于平均场方法提高了约7倍）。考虑的多体方法包括粒子-空穴Bethe-Salpeter方程，组态相互作用与单激发，和随机相位近似与交换（RPAE），这被证明是密切相关的，但对待$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$修正不同，与RPAE是最完整的方法。应用该方法计算了基态激子的相关能、辐射寿命和长程库仑效应对激子精细结构的贡献。在大NC尺寸的限制，数值计算结果表明，同意与分析结果为这个限制，这些是已知的。相关的激发态的单激子被用来计算的单光子吸收截面;所得到的截面曲线（与激光波长）在阈值和高达约1 eV的激发能的形状与实验截面是很好的协议。该方法的方程是明确适应球对称（涉及径向积分和角度因子），并在这种形式允许快速计算系统中的中间限制。
2022-04-27 cond-mat.mes-hall
Exciton diffusion in two-dimensional chiral perovskites
本研究针对二维手性钙钛矿中激子迁移率尚不明确的问题，通过瞬态光致发光显微镜表征MBA₂PbI₄的激子传输，发现其室温扩散系数达2 cm²/s且存在两种传输机制，纯对映体钙钛矿扩散更快，为手性光电器件研发提供了依据。
2024-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bright-exciton fine structures splittings in single perovskite nanocrystals
虽然外延量子点（QD）和胶体纳米晶体（NC）都是量子限制的半导体纳米结构，但到目前为止，它们在低温下表现出截然不同的激子精细结构分裂（FSS）。单量子点的光致发光（PL）主要是由亮激子的FSS，而它是亮和暗激子之间的能量分离，通常被称为在一个单一的NC的FSS。在这里，我们表明，在单一的钙钛矿CsPbI 3纳米碳合成的胶体方法，一个明亮的激子FSS高达数百μeV，可以解决两个正交和线性偏振的PL峰。当单个CsPbI 3 NC被光充电以消除电子-空穴交换相互作用时，这种PL双峰可以切换到单峰。上述研究结果为在可见光范围内探测半导体纳米结构的激子和自旋动力学提供了一个有效的平台，在纠缠光子对源和量子信息处理等方面具有广泛的应用前景。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tailoring dispersion of room temperature exciton-polaritons with perovskite-based subwavelength metasurfaces
激子-极化激元是由绝缘体或半导体中的激子和光子之间的强耦合机制产生的基元激发，代表了研究光的量子流体和实现有前景的全光学器件的有希望的平台。在用于室温极化激子器件的不同材料中，二维（2D）层状钙钛矿最近因其在室温下突出的激子特性而成为有希望的候选材料之一。在这里，我们报告的激子极化激元在室温下的共振超颖表面从亚波长的2D晶格的钙钛矿柱的实验演示。这些超颖表面通过旋涂获得，然后在预图案化的玻璃骨架中结晶钙钛矿溶液。强耦合制度揭示的角度分辨反射率和光致发光测量，显示anticrossing光子模式和激子共振与拉比分裂在200毫电子伏的范围内。此外，我们表明，极化激子色散可以通过定制的光子布洛赫模式耦合到钙钛矿激子。线性，抛物线，和多谷极化激元色散实验证明。我们所有的结果都完美地再现了基于严格的耦合波分析和辐射-物质相互作用的量子理论的基础上的基本模型的数值模拟。我们的研究结果提出了一种新的方法来研究激子极化激元，并铺平了道路，在室温下运行的大规模和低成本的集成极化激元器件。
2020-01-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Exciton-polariton stimulated scattering in hybrid halide perovskites
本研究在MAPbBr$_3$钙钛矿中实验和理论上证实了室温下激子-极化激元受激声子辅助散射，表现为发射强度爆炸增长、红移和光谱变窄。
2024-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-Selective Phonon Coupling in a Lead Halide Perovskite
Indian Institute of Science Education and Research(IISER), Pune（印度科学教育研究院（浦那））；Indian Institute of Science, Bangalore（印度科学学院（班加罗尔））
研究通过光致发光、拉曼和反射光谱揭示卤化铅钙钛矿中高能激子和拉比激子伴随不同声子副本系列，表明激子-声子耦合的特异性。
2026-02-18 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
Electron-phonon couplings inherent in polarons drive exciton dynamics in two-dimensional metal-halide perovskites
我们报告的激子形成和弛豫动力学光载流子注入后，在一个单层的二维碘化铅钙钛矿。我们用时间分辨光致发光和瞬态吸收光谱研究了四种不同激子共振的时间演化，发现在5，K时，在$\lesssim$ 1-ps时间尺度上形成一个激子子集，这些激子随后在$\sim$ 5- 10，ps弛豫为低能激子，并在$<$ 100，K以上有明显的温度依赖性.我们实现了模式投影分析，确定所有观察到的声子与频率$\leq$ 50\，cm $^{-1}$激子间非绝热耦合，这反过来又决定了激子弛豫率的相对贡献。这种分析排名的声子，参与极化晶格畸变的激子相互转换动力学的相对贡献，从而建立它们的作用在激子状态的非绝热混合，这在激子弛豫速率。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Spin injection of exciton-polaritons with halide perovskites at room temperature
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)（马德里材料科学研究所）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC)（凝聚态物理中心）；Instituto Nicolás Cabrera（尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
研究利用单片Tamm-表面等离激元微腔及二维卤化物钙钛矿薄膜实现室温下激子极化子的自旋注入，通过角分辨光谱揭示色散，在特定激发下实现自旋保留，为极化子器件自旋控制提供见解。
2026-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton Energy Routing via Defect Networks in hBN/2D-Perovskite Hybrids
Kiel University（基尔大学）；Tarbiat Modares University（塔比阿特·莫达雷斯大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；University of Tehran（德黑兰大学）
该研究利用阴极发光光谱证明在hBN与二维Ruddlesden-Popper钙钛矿异质结构中，激子通过耦合hBN缺陷中心及缺陷间相互作用实现最远150微米的超长距离能量转移，并提升发光性能，为室温激子器件开辟新途径。
2025-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding the Optoelectronic Processes in Colloidal 2D Multi-Layered MAPbBr3 Perovskite Nanosheets: Funneling, Recombination and Self-Trapped Excitons
本文利用飞秒瞬态吸收和时间分辨光致发光研究胶体二维MAPbBr3钙钛矿纳米片，揭示激子漏斗、俄歇复合与自陷激子机制，为LED和激光应用提供理论依据。
2024-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Unconventional Temperature Dependence of Exciton Diamagnetism in 2D Ruddlesden-Popper Lead Halide Perovskites
本研究发现二维Ruddlesden-Popper钙钛矿中激子半径随温度升高而减小，导致室温下激子结合能显著增加，与3D钙钛矿的猝灭现象形成对比。
2025-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Long-range ballistic propagation of 80$\%$-excitonic-fraction polaritons in a perovskite metasurface at room temperature
本研究在室温下钙钛矿柱超表面中实现了80%激子分数极化子的长程弹道传播，通过巨大Rabi劈裂解耦声子浴并结合高群速设计，传播距离达数百微米，并引入偏振控制单向传播机制，为先进极化子器件开发开辟新途径。
2024-08-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Theory of acoustic-phonon involved exciton spin flip in perovskite semiconductors
本研究提出体相立方相钙钛矿半导体中声学声子辅助激子自旋翻转拉曼散射的理论，阐明其双量子过程机制及磁场影响，可区分该过程与其他两类自旋翻转散射过程。
2024-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemical Mapping of Excitons in Halide Double Perovskites
本研究通过GW和Bethe-Salpeter方程计算，揭示了卤化物双钙钛矿中激子结合能随阳离子组合变化跨越多个数量级，并基于DFT电子结构提出了预测激子性质的化学规则。
2023-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Defect-related states in MAPbI$_3$ halide perovskite single crystals revealed by the photoluminescence excitation spectroscopy
用光致发光激发光谱研究了5 K温度下MAPbI $_3$卤化物钙钛矿单晶。两种非相互作用类型的状态被确定：束缚激子和缺陷相关的状态。用低于束缚激子共振的光能激发晶体，揭示了复杂的低密度缺陷发射，否则被束缚激子的发射所隐藏。提出了一种分离这些缺陷相关的发光光谱的方法，并对这种发射机制进行了深入的研究。这项研究的结果开辟了卤化物钙钛矿半导体中低密度缺陷和掺杂剂探索的领域。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perovskite topological exciton-polariton disclination laser at room temperature
本研究在室温下基于钙钛矿激子-极化子晶格实验实现了C4v对称的拓扑向错（TD）激光器，利用手性与点群对称性保护实现低阈值相干极化子激射，为拓扑激光及光物质相互作用提供了新平台。
2024-04-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electron-Hole Binding Governs Carrier Transport in Halide Perovskite Nanocrystal Thin Films
二维卤化物钙钛矿纳米片（NPL）具有优异的发光特性，包括宽光谱可调谐性、超快辐射衰减、高量子产率（QY）和定向发射。为了实现高效的器件，必须了解激子输运在NPL薄膜中的进展。由于电子-空穴对的高结合能，激子通常被认为是负责载流子转移的主要物质。我们采用空间和时间分辨的光学显微镜来绘制15 ° C和50 ° C之间钙钛矿型纳米晶（NC）薄膜中激子扩散的地图。在室温（RT）下，我们发现扩散长度与纳米晶体（NC）的厚度成反比。随着温度的升高，激子扩散下降的所有NC膜，但在不同的速度。这导致特定的温度转换点，在该温度转换点处，较薄的NPL表现出较高的扩散长度。我们把这种反常的扩散行为归因于在我们的温度范围内单个纳米碳内激子和自由电子空穴对的共存。围绕NC的有机配体壳层防止电荷转移。因此，电子-空穴对处于未结合状态的任何时间都会降低FRET介导的NC间转移速率，从而降低总体扩散。这些结果阐明了如何激子扩散进展强烈限制卤化物钙钛矿NC膜，强调光电子器件的关键考虑。
2022-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable out-of-plane excitons in 2D single crystal perovskites
有机-无机杂化钙钛矿已经成为光子应用的非常有前途的材料，这要归功于允许调整其光学特性的巨大合成通用性。在二维（2D）晶体形式中，这些材料表现为多量子阱异质结构，具有稳定的激子共振直到室温。在这项工作中，在二维钙钛矿单晶薄片中观察到强的光-物质耦合，并使用偏振依赖的激子-极化激元响应来揭示新的激子特征。首次观察到激子的面外分量，这对于这种2D系统是出乎意料的，并且在其他层状材料（例如过渡金属二硫属化物）中完全不存在。通过比较具有相同无机层但不同有机夹层的不同混合钙钛矿，示出了有机配体的性质如何可控地影响面外激子-光子耦合。这种垂直偶极耦合在那些系统（例如，等离子体纳米腔）中特别寻求，其中场的方向通常与材料片正交。有机夹层也被证明会影响与分层结构相关的强双折射，这在这项工作中被利用来在仅几微米的传播中完全旋转线性偏振度，类似于超材料中发生的情况。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optically reconfigurable canalization of exciton-polaritons in a non-hyperbolic perovskite
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院B.维尔金低温物理与工程研究所）；Institut Universitaire de France (IUF)（法兰西学院）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
本研究在非双曲钙钛矿中实现非线性激子极子凝聚体的光学可重构通道化，通过微腔与晶体偏振率的相互作用，实现各向异性带结构和极子等频轮廓的双曲-平坦-抛物线演化，从而产生相干通道化流和可重构的发散传播行为。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of Exciton Polariton Condensation in a Perovskite Lattice at Room Temperature
强关联格点中的玻色-爱因斯坦凝聚为相干产生宏观量子态提供了可能，作为量子模拟的理想平台而受到人们的极大关注。光晶格中的超冷原子就是这样一种有前途的系统，它们实现的物质的不同相态在凝聚态物理、化学和宇宙学中具有很好的应用前景。然而，这只能在由原子的典型倒数质量设定的纳米到微米开尔文尺度的超低温下才能实现。其他的系统，如俘获离子的晶格和超导电路阵列，也依赖于超冷温度。激子极化激元具有极轻的有效质量，被认为是在高温下实现玻色-爱因斯坦凝聚的理想选择。除了凝聚之外，有效的激子极化激元量子模拟器还需要一个强晶格，在每个晶格位点处具有鲁棒的捕获以及强的位点间耦合，以允许晶格内极化激元的相干量子运动。然而，强晶格中的激子极化激元仅在液氦温度下才能凝聚。在这里，我们报告的观察激子极化激元凝聚在一维强卤化铅钙钛矿晶格在室温下。通过深周期电位调制，强卤化铅钙钛矿晶格表现出高达13.3 meV的大禁带宽度和高达8.5 meV的晶格带，这是至少10倍以上，比以前的系统。在临界密度以上，我们观察到激子极化激元在室温下凝聚成具有长程空间相干性的py轨道态。我们的研究结果为在室温量子模拟器中实现极化激元凝聚开辟了道路。
2019-06-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
