Surface Acoustic Wave Cavity Optomechanics with WSe$_2$ Single Photon Emitters
表面声波（SAW）是一种通用工具，用于与跨越微波到光学频率的各种固态量子系统（包括超导量子比特、自旋和量子发射器）进行相干接口。在这里，我们展示了SAW腔光学力学与量子发射器在二维材料，特别是单层WSe $_2$，在一个平面锂超导SAW谐振器驱动的超导电子。使用稳态光致发光光谱和时间分辨单光子计数，我们映射的时间动力学调制的二维发射器耦合到不同的SAW腔模式下，显示能级分裂与30 meV/%的变形势耦合一致。我们利用SAW的大的各向异性应变来调制纳秒时间尺度上的激子精细结构分裂，这可能会在二维材料的按需纠缠光子对生成中找到应用。具有SAW和2D量子发射器的腔光学力学为多功能集成平台中的紧凑型传感器和量子电光力学提供了机会，该平台结合了声子，光学和超导电子量子系统。
2022-11-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of phonon quantum states and quantum correlations among single photon emitters in hexagonal boron nitride
本研究通过有效模型和密度泛函理论计算，证明六方氮化硼中的拓扑保护声子线可用于传输信息，实现单声子态及远距离单光子发射体间的强量子关联，为量子信息技术提供新型声子器件。
2024-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
The influence of a planar metal nanoparticle assembly on the optical response of a quantum emitter
我们发展了一个分析框架来研究弱耦合的面内球形金属纳米粒子（MNP）组装体对相干照明量子发射器（QE）的影响。我们减少了上述通用平面设置的解析表达式推导成简单而简洁的表达式表示QE介导的对称MNP星座，通过利用对称性。我们使用最近推出的广义非局域光学响应（GNOR）理论，已成功地解释了等离子体激元实验模型的MNP在我们的系统。由于GNOR理论的使用，以及我们的分析方法，我们建议的程序是非常有效的计算。使用导出的模型，我们分析的吸收率，所得的拉比频率，有效激子的能量位移和退相率移谱的激子轴承QE中心的对称MNP设置。我们观察到，QE经历等离子体激元引起的吸收率谱线宽度的变化，随着MNP-QE中心间隔的减小和MNP数量的增加而增加。我们的研究结果还表明，参数区域的QE表现出减少线宽对减少MNP-QE中心分离的趋势可能与等离子体激元诱导的激子能量红移。类似地，QE吸收率线宽倾向于增加对减少MNP QE中心分离的区域可能伴随着等离子体激元诱导的激子能量蓝移。在这两种情况下，观察到的红/蓝移的幅度被认为是随着星座中的MNP的数量增加，由于增强的等离子体激元的影响。
2020-06-03 cond-mat.mes-hall
Dynamically Controlled Resonance Fluorescence from a Doubly Dressed Solid-State Single Emitter
我们报告的第一个实验演示的干扰诱导谱线消除预测朱和斯卡利[物理。76，388（1996）]和Ficek和Rudolph [Phys.Rev.A60，4245（1999）]。我们驱动一个自组装量子点的激子跃迁，以实现一个暴露于双色激光场的二能级系统，并观察到几乎完全消除的共振荧光谱线在驱动激光频率。这是由双修饰激子态之间的耦合跃迁之间的量子干涉引起的，没有布居捕获。我们还证明了多光子交流斯塔克效应与移动的亚谐共振和动态修改的共振荧光光谱使用双敷料。
2014-11-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Plasmonics enabled atomically thin linearly polarized emitter at room temperature
二维过渡金属二硫族化物半导体提供了研究强受限激子物理学的独特可能性，并且可集成到这种材料的等离子体平台构成了混合系统，该混合系统可以是感兴趣的，以使得能够操纵其累积光学性质。在这里，我们报告调谐激子发射单层WSe 2，机械剥离的周期性二维等离子体阵列的椭圆形金（Au）纳米盘的顶部。通过利用纳米等离子体阵列（NPA）的等离子体共振的偏振依赖性，可以显着地操纵来自覆盖单层WSe 2的光致发光（PL）发射。PL优先增强NPA覆盖的区域的ake时，激发更接近等离子体共振频率和先前未极化的WSe 2 PL发射获得约20至40%的线性偏振度在室温下。获得WSe 2的PL光谱和NPA的偏振可调谐等离子体共振之间的显着光谱重叠在此观察中起着至关重要的作用。结果表明，从WSe 2的光发射的主动可调谐性，通过使用其他被动的等离子体激元环境，并打开在室温下实现原子薄的线偏振发射器的可能性。除了这种相互作用的基本上令人感兴趣的物理学之外，这对于与取向敏感的光电器件相关的应用是非常期望的。
2022-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
High reflectance and optical dynamics of a metasurface comprizing quantum $Λ$-emitters
在这封信中，我们从理论上研究了规则间隔的量子$Λ$ -发射体单层膜的反射率。由于后者的高密度，单层几乎完全反射了系统的集体（激子）共振附近的入射场。通过二次场的发射器自作用提供正反馈，其与发射器本身的固有非线性的相互作用导致系统反射率的奇异行为，包括双稳态、自振荡和混沌动力学。所有这些特征可能对纳米光子应用感兴趣
2020-09-23 cond-mat.mes-hall
Generation of maximally entangled states and coherent control in quantum dot microlenses
在纳米光子结构中集成纠缠光子发射体是量子信息技术的一个主要挑战。我们研究了量子点（QD）微透镜作为最大纠缠光子的有效发射器的潜力。为此，我们进行量子断层扫描测量InGaAs量子点确定性集成到微透镜。尽管所研究的量子点表现出非零的激子精细结构分裂（FSS），偏振纠缠可以制备具有接近1的保真度。所测量的纠缠的质量仅取决于所使用的单光子探测器的时间分辨率相比，由FSS施加的激子相位进动的周期。有趣的是，纠缠是保持沿整个激子波包，不受退相干。此外，上双激子态的相干控制被证明。
2018-01-10 cond-mat.mes-hall
Control of single photon emitters in semiconductor nanowires by surface acoustic waves
我们报道了声表面波对III-V族材料系统中纳米线异质结中的点的光发射的影响的实验研究。在直接光激发下，III族氮化物点在纳米线异质结构中的激子能级以声频振荡，在时间积分光致发光光谱中产生发射线的特征分裂。这种声学诱导的激子跃迁能量的周期性调谐与光谱检测滤波相结合，并用作调节从这些纳米线量子点发射的反聚束光子的时间输出的工具。此外，电子和空穴沿着III-砷化物纳米线的声学传输将电荷注入到空间上与光激发区域分离的量子点样复合中心的系综中。声学布居和去布居机制决定了在系综中同时发生的载流子复合事件的数量，从而允许控制所发射光子的反聚束程度。本研究结果对III-V族半导体异质结单光子发射的动态控制具有重要意义。
2019-02-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Transformation Optics for Plasmonics: from Metasurfaces to Excitonic Strong Coupling
本文综述了变换光学理论在深亚波长电磁现象解析描述中的最新理论进展。首先，我们提出了一个一般性的描述的技术，连同其通常利用超材料的概念和优化在不同领域的波动物理。接下来，我们将详细讨论等离子体超颖表面的设计，包括奇异几何形状的描述，允许在MEMS平台的宽带吸收。最后，我们讨论了单发射极水平下纳米腔中等离子激元-激子强耦合的准解析处理。
2019-07-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Excitonic fine structure splitting in type-II quantum dots
量子点中激子精细结构的分裂与波函数的横向形状密切相关。我们从理论上研究了GaAsSb覆盖层对InAs量子点的II型限制下的精细结构分裂。我们表明，非常小的值的精细结构分裂可比的激子跃迁的自然线宽是现实的量子点的形态，尽管结构伸长和压电场是可以实现的。例如，改变覆盖层厚度允许分裂能量的微调。这种效应是由空穴波函数对结构形态的强烈敏感性以及电子和空穴各向异性的相互补偿来解释的。所研究的量子点中激子跃迁的振子强度与具有I型限制的那些相当，这使得量子点作为偏振纠缠光子对的发射器对于量子通信技术具有吸引力。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall
Thermodynamic-Kinetic Decoupling Enables Stable Excitonic Emission in Defect-Tolerant Cu-Based Quantum Dots
School of Materials Science and Engineering, Ocean University of China（中国海洋大学材料科学与工程学院）；University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学）；South China Normal University（华南师范大学）；Sichuan University（四川大学）
通过Zn合金化热力学抑制铜空位和Ga掺杂动力学锁定阳离子亚晶格，将缺陷容忍的CuInS2量子点转化为高亮度、窄带、光稳定的单光子发射器，实现近统一量子产率和低至58 meV的均匀线宽。
2026-06-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Waveguide QED with Quadratic Light-Matter Interactions
本文研究了波导 QED 中的二次光-物质相互作用，发展了马尔可夫近似下的散射理论，揭示了频率纠缠光子对自发辐射等新现象，并证明单个二次耦合发射体可实现保真度为 1 的双光子逻辑门。
2023-09-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photoluminescence imaging of single photon emitters within nanoscale strain profiles in monolayer WSe$_2$
本研究通过纳米压痕在单层 WSe$_2$ 中制备了纯度达 98% 的单光子发射体，结合光致发光成像与原子力显微镜定位发射位点并重建局部应变势，揭示了单光子发射源于暗激子态的应变诱导光谱位移及其与缺陷局域态的杂化。
2023-01-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Single Quantum Emitters in Monolayer Semiconductors
单量子发射器（SQE）是量子光学和光子量子信息技术的核心。迄今为止，所有已证实的固态单光子源都被限制在三维材料中。在这里，我们报告了一类新的SQE的激子的基础上，在二维钨-二硒化物单分子膜的缺陷在空间上本地化。从这些SQE的光发射显示窄线宽为~0.13 meV，约两个数量级小于离域谷激子。二阶相关测量揭示了强的光子反聚束，明确地建立了单光子性质的发射。SQE发射显示两个非简并跃迁，它们是交叉线性偏振的。我们将这种精细结构分配给两个激子本征模，其简并度由大的~0.71 meV耦合解除，可能是由于各向异性存在下的电子-空穴交换相互作用。磁光测量还揭示了激子g因子为~8.7，比离域谷激子大几倍。除了它们的基本重要性之外，在二维量子材料中建立新的SQE可以在量子信息处理中产生实际优势，例如有效的光子提取以及高集成性和可扩展性。
2014-11-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
How to read out the phonon number statistics via resonance fluorescence spectroscopy of a single-photon emitter
University of Münster（明斯特大学）；Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫理工大学）；Trinity College Dublin（都柏林三一学院）；CRANN Institute（克拉恩研究所）；Advanced Materials and Bioengineering Research (AMBER)（先进材料与生物工程研究（AMBER））
本文研究如何利用单光子发射体的共振荧光光谱读取声子数统计，提出两种解决读取误差的方法。
2023-06-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
High luminescence efficiency of multi-valley excitonic complexes in heavily doped WSe2 monolayer
本文研究重n掺杂WSe2单层，发现多粒子激子复合体使光致发光强度比中性态高两个数量级，量子产率在电子浓度超过10^13 cm^-2时超过50%，为高效原子级薄光发射器开辟新途径。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Photon Correlations through Plasmonic Strong Coupling
在量子光的纳米级源的设计和实现上有越来越多的科学和技术兴趣。在这里，我们研究了低相干泵浦下从等离子体纳米腔耦合到介观发射体系综的散射光的量子统计。我们提出了一个分析描述的强度相关发生在这些系统中，并揭示了指纹的等离子激元激子极化激元。我们的研究结果表明，等离子体腔能够保留和增强激子的非线性，即使当发射器的数量很大。这使得等离子体激元强耦合成为产生超越单发射极水平的非经典光的有前途的途径。
2017-10-06 cond-mat.mes-hall
Excitonic and lattice contributions to the charge density wave in 1T-TiSe$_2$ revealed by a phonon bottleneck
理解集体电子状态，如超导性和电荷密度波，对于基础科学和应用至关重要。层状过渡金属二硫属化物1 T-TiSe 2具有独特的电荷密度波（CDW）相变，其起源尚未完全了解。在这里，我们提出了超快时间和角度分辨光电子能谱（TR-ARPES）测量补充时间分辨反射率（TRR），使我们能够建立激子和电子-声子相互作用的贡献的CDW。我们监测的价带（VB）的能量移动和耦合相干声子作为激光能量密度的函数。VB移位，直接相关的CDW间隙关闭，表现出显着较慢的恢复动力学在Fth = 60 microJ cm-2以上的注量。这一观察结果与时间分辨反射率（TRR）中相干耦合声子的相对重量向更高频率模式的转移相吻合，表明存在声子瓶颈。使用速率方程模型，高通量瓶颈的出现归因于耦合声子阻尼的突然减少和与CDW超晶格声子损失相关的激子解离速率的增加。因此，我们的工作确立了激子和声子相互作用在CDW相变中的重要作用，以及结合互补飞秒技术来理解量子材料中复杂相互作用的优势。
2019-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum dynamics simulation of intramolecular singlet fission in covalently linked tetracene dimer
在这项工作中，我们研究单重态裂变并四苯对位二聚体，共价连接的苯基。与大多数以前的工作相比，我们占激子和振动相结合的系统的完整的量子动力学。对于我们的模拟，我们选择了一个数值无偏表示的分子的波函数，使我们能够与实验进行比较，表现出良好的一致性。获得完整的波函数使我们能够详细研究激子的后淬火动力学。在这里，我们的主要发现之一是确定的时间尺度$t_0 \approx 35 \text{fs}$主导的相干动力学。正是在这个时间尺度内，产生了更大比例的单线态裂变产额。我们还报告了减少数量的声子模式，发挥了至关重要的作用，激子和振动系统之间的能量转移。值得注意的是，这些模式的振荡频率与观察到的电子相干时间$t_0$一致。我们扩展了我们的调查，还研究了激子能级的动力学的依赖性，例如，可以通过实验调谐溶剂极性的装置。在这里，我们的研究结果表明，单重态裂变产额可以增加一倍，而电子相干时间$t_0$主要是不受影响。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Localized exciton-polariton modes in dye-doped nanospheres: a quantum approach
我们将染料掺杂的聚合物纳米球建模为量子发射体的集合，并用它来研究这种纳米球所支持的局域激子-极化激元。通过确定的集体系统的密度矩阵的时间演化，我们探讨了如何入射激光场可能会导致瞬态光场增强接近这种纳米粒子的表面。我们的研究结果提供了进一步的证据，激子材料可以用于纳米光子学的良好效果。
2015-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal electro-mechanical control of the excitonic fine structures of droplet epitaxial quantum dots
半导体量子点（QD）激子态的精细结构分裂（FSSs）是实现基于QD的纠缠光子对发光体的主要障碍。在这项研究中，我们提出了一个理论和计算研究的激子精细结构的液滴外延（DE）GaAs/AlGaAs量子点的机电控制下的微机械压电执行器。从群论分析与数值验证的基础上发展的激子理论，我们揭示了微机械致动器的应用程序上的一个细长的量子点，可以肯定地抑制其FSS的优化设计的一般原则。我们表明，使用两个独立的调谐应力是足够的，以实现FSS消除，但并不总是必要的广泛认为。只要致动器材料的晶体结构与QD的晶体结构一致，就可以使用单个调谐应力来消除细长QD的FSS。作为一个可行的例子，我们表明，一个{ \it单一}对称的双轴应力自然产生的$(001)$ PMN-PT致动器可以被用作一个单一的调谐旋钮，使延长DE GaAs量子点的完全FSS消除。
2018-08-31 cond-mat.mes-hall
Moiré excitons: from programmable quantum emitter arrays to spin-orbit coupled artificial lattices
高度均匀和有序的纳米点阵列对于高性能量子光电子学（包括新型半导体激光器和单光子发射器）以及用于合成相互作用准粒子的人工晶格以实现量子信息处理和多体物理模拟是至关重要的。二维半导体的范德华异质结构自然具有有序的纳米尺度景观，即横向调制电子和地形结构的莫尔图案。在这里，我们发现这些莫尔效应实现了长寿命层间激子的纳米点限制的超结构，这些激子可以从量子发射体的完美阵列电调谐或应变调谐到具有巨大自旋轨道耦合（SOC）的激子超晶格。电场除了可以实现发射波长的大范围调谐外，还可以反转发射阵列的自旋光学选择规则。这种前所未有的控制来自于由莫尔条纹压印在激子波函数上的规范结构，当跳跃将纳米点耦合到超晶格中时，莫尔条纹是SOC的基础。我们发现，云纹主机复杂的跳跃蜂窝超晶格，激子带功能的狄拉克节点和两个Weyl节点，连接的自旋动量锁定拓扑边缘模式。
2017-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dipolar interactions between field-tuneable, localized emitters in van der Waals heterostructures
虽然自由空间中的光子几乎不相互作用，但物质可以介导它们之间的相互作用，从而导致光学非线性。单量子水平上的这种相互作用会导致就地光子排斥，这对于基于光子的量子信息处理和实现光的强相互作用多体态至关重要。在这里，我们报告的排斥偶极-偶极相互作用的电场可调，局域化层间激子在MoSe $_2$ /WSe $_2$异质双层。具有面外非振荡偶极矩的单个定域激子的存在使第二激发的能量增加了$\sim$ 2 meV --比发射线宽大一个数量级并且对应于$\sim$ 5 nm的偶极间距离。在较高的激发功率下，多激子复合物以系统较高的能量出现。发射极化的磁场依赖性与偶极分子态的自旋谷单重态性质一致。我们的发现是一个重要的一步，创造激子的几个和多体状态，如偶极晶体与自旋谷旋量范德华（VDW）异质结构。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall
Nanoscale confinement and control of excitonic complexes in a monolayer WSe2
本文提出低温电容式共聚焦光学显微镜（C3OM），利用导电AFM针尖在4K下对单层WSe2实现纳米尺度掺杂调控，从而在任意位置限制并观测激子、三激子及更大激子复合体的非线性光学响应。
2023-11-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exciton Footprint of Self-assembled AlGaAs Quantum Dots in Core-Shell Nanowires
纳米线中量子点系统构成了先进光子学和传感应用的构建模块。发射器的电子对称性影响其功能能力。在这里，我们研究了富镓量子点嵌套在GaAs-AlGaAs核壳纳米线的外壳的精细结构。我们使用光谱学来解决由交换项引起的分裂，并提取发射器的主要参数。我们的研究结果表明，量子点可以主机中性以及电荷激子复合物和激子表现出轻微拉长的足迹，主轴相对于生长轴倾斜。纳米线中的GaAs-AlGaAs发射极特别有希望克服其他系统中的应变限制，并具有集成在通用光子结构中的好处。
2014-07-23 cond-mat.mes-hall
Impact of MBE-grown (In,Ga)As/GaAs metamorphic buffers on excitonic and optical properties of single quantum dots with single-photon emission tuned to the telecom range
本文研究了MBE生长的InGaAs亚晶格缓冲层对GaAs基单量子点光学和激子性质的影响，通过改变缓冲层铟含量将单光子发射调谐至1.6 μm通信波段，揭示了发射偏移机制并比较了不同生长条件下的激子性质。
2023-11-26 cond-mat.mes-hall
Plasmon transmission through excitonic subwavelength gaps
我们研究了电磁能量在两个同轴金属纳米棒之间的亚波长间隙中的传输。由于没有间隔物，系统在两个棒之间的纵向等离子体激元之间表现出很强的耦合。这种耦合的性质和幅度进行了研究，通过改变各种几何参数。当一个杆的长度变化时，该模式谱表现出熟悉的反交叉行为，该行为取决于由间隙宽度确定的耦合强度。作为频率的函数，传输由分裂的纵向等离子体激元峰主导。这两种混合模式是偶极类的“键合”模式，其特征在于在间隙中的峰值强度，和四极类的“反键合”模式，其振幅消失在间隙中心。当非谐振$2-$电平发射器被放置在间隙中时，几乎没有观察到对频率相关传输的影响。相比之下，当分子系统与等离子体线型共振时，透射被强烈地修改，显示出强激子-等离子体耦合的特征，主要修改低频“键合”等离子体模式附近的透射。间隙中共振分子的存在不仅影响分子与场的相互作用，而且影响穿过结的场强和电磁能通量的空间分布。
2016-01-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical modulation of coherent phonon emission in optomechanical cavities
光机结构非常适合研究光子-声子相互作用，它们也被证明是声子电路和量子计算的潜在构建模块。在声子电路中，信息由声子携带和处理，由于其优异的耦合效率，光机结构可以用作光子和电子的界面。在声子电路所需的组件中，这种结构可用于创建相干声子源和检测器。除了发射或检测之外的复杂功能仍然具有挑战性，在完整的网络中解决单个结构是一个巨大的挑战。在这里，我们提出并证明了一种方法来调制相干发射从光机械晶体通过外部光泵浦，有效地创建一个声子开关工作在环境条件下的压力和温度和工作速度（5 MHz）仅限于机械运动的光机械结构。我们还展示了另外两个开关方案：谐波开关，其中的机械模式保持活跃，但不同的谐波的光学力被使用，和切换到和从混沌政权。此外，这里提出的方法允许选择任何单个结构而不影响其周围环境，这是迈向自由可控的光机械声子发射器网络的重要一步。
2018-02-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling the coherence of a diamond spin qubit through strain engineering
量子系统与其环境的不受控制的相互作用对量子相干性是有害的。在固态量子比特的背景下，用于减轻来自环境的波动电场和磁场的影响的技术得到了很好的发展。相反，抑制来自热晶格振动的退相干通常仅通过降低操作温度来实现。在这里，我们使用纳米机电系统（NEMS）来减轻热声子对固态量子发射器的影响，而不改变系统温度。我们研究了金刚石中的硅空位色心，它具有对声子高度敏感的光学和自旋跃迁。首先，我们证明了它的电子轨道对局域应变非常敏感，这导致了它对声子的高灵敏度。通过控制应变环境，我们操纵发射器的电子能级来探测、控制并最终抑制其与热声子浴的相互作用。应变控制允许令人印象深刻的光学可调谐性范围和显著改善的自旋相干性。最后，我们的研究结果表明，它可能会实现强耦合的SiV自旋和单声子，这可能会导致实现声子介导的量子门和非线性量子声子之间。
2018-01-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-optical spectroscopy of a two-level system using an electrically driven micropillar laser as resonant excitation source
二能级发射体是光子量子系统的主要组成部分，也是固态量子光学研究的模型系统。最有趣的是这种发射体的严格共振激发，以产生接近理想的量子光，并相干地控制它们的占用。到目前为止，相关的实验都是使用笨重的激光器进行的，这阻碍了共振驱动二能级辐射体在光子量子系统中的应用。在这里，我们使用紧凑的高$β$微激光器作为激发源的二能级系统进行量子光学光谱。二能级系统是基于半导体量子点（QD），这是由光纤耦合的电驱动的微柱激光器共振激发。在连续波激发下修饰了量子点的激子态，并在156 MHz的脉冲共振激发下激发了具有强多光子抑制的单光子发射（$g^{(2)}(0)=0.02$）和不可逆的高光子发射（$V=57\pm9\%$）。
2017-11-27 cond-mat.mes-hall
Quantum theory of surface lattice resonances
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Northwestern University（西北大学）
本文提出量子光学理论描述纳米粒子周期结构的集体相互作用，探讨其与量子发射体的耦合及非线性效应，提供微观模型用于分析高Q因子的表面晶格共振。
2026-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Broken mirror symmetry in excitonic response of reconstructed domains in twisted MoSe$_2$/MoSe$_2$ bilayers
通过堆叠和扭曲的范德华异质结构的结构工程最近已被用于创建莫尔超晶格，从而实现固态系统中新的光学和电子特性。特别是，在过渡金属二硫属化物（TMD）的扭曲双层中的莫尔晶格已被证明导致激子捕获，主机莫特绝缘和超导状态，并作为独特的哈伯德系统，其相关的电子状态可以被检测和光学操纵。在结构上，这些扭曲的异质结构也具有原子重构和域形成的特征。不幸的是，由于典型的莫尔畴的纳米级尺寸（~10 nm），原子重构对这些异质结构的电子和激子性质的影响不能被系统地研究，并且经常被忽略。在这里，我们使用近0 $^o$扭转角MoSe $_2$ /MoSe $_2$双层大菱形AB/BA域直接探测激子特性的远场光学个别域。我们发现，该系统具有破镜/反转对称性，AB和BA域支持层间激子与平面外（z）电偶极矩在相反的方向。基态$Γ$层间激子（X $_{I,1}$）的偶极取向可以用电场翻转，而较高能量的K-K层间激子（X $_{I,2}$）与层内K-K激子（X $_0$）经历场不对称杂化。我们的研究揭示了晶体对称性对TMD激子的深刻影响，并指出了通过域模式工程实现拓扑非平凡系统、奇异超颖表面、集体激子相和量子发射器阵列的新途径。
2020-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Simultaneous anti-bunched and super-bunched photons from a GaAs Quantum dot in a dielectric metasurface
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Center for Integrated Nanotechnologies, Sandia National Lab（桑迪亚国家实验室集成纳米技术中心）；University College London（伦敦大学学院）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Oklahoma（俄克拉荷马大学电气与计算机工程系）；Center for High Technology Materials, University of New Mexico（新墨西哥大学高技术材料中心）
在介电超材料中实现GaAs量子点同时发射反聚集体和超聚集体光子，展示光子工程对弱量子态的调控能力。
2026-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Intrinsic Donor-Bound Excitons in Ultraclean Monolayer Semiconductors
过渡金属双硫族化合物单层膜是一种新兴的半导体平台，具有丰富的激子物理特性，具有耦合的自旋谷自由度和光寻址能力。在这里，我们报告了一系列新的低能量激子发射线的超净单层WSe 2的光致发光光谱。这些激子卫星由三个主峰组成，其能量分离与已知声子相匹配，并且仅在电子掺杂时出现。它们具有均匀的空间和光谱分布，强的功率饱和，以及非常长的布居（> 6 $μ$ s）和偏振寿命（> 100 ns）。自由谷间和谷内亮trions的共振激发导致卫星的相反的光学取向，而自由暗trions共振的激发抑制卫星的光致发光。缺陷控制的晶体合成和扫描隧道显微镜测量提供了佐证，这些功能是暗激子绑定到稀释的捐助者，以及相关的声子副本。我们的工作为设计同质单发射体和在超净2D半导体中使用固有施主束缚激子探索集体量子光学现象提供了机会。
2021-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of resonance fluorescence and the Mollow-triplet from a coherently driven site-controlled quantum dot
固态量子发射器的共振激发具有确定性地激发局域激子同时确保最大相干发射的潜力。在这项工作中，我们证明了相干耦合的激子局域在光刻定位，网站控制的半导体量子点的外部共振激光场。对于强连续波驱动，我们观察到的特征Mollow三重态和分析拉比分裂和边带宽度作为驱动强度和温度的函数。边带宽度随温度和驱动强度的平方线性增加，我们通过激子与纵向声学声子的耦合来解释。我们还发现拉比分裂随温度的增加，这表明温度诱导的激子波函数的离域导致的振子强度的增加。最后，我们证明了相干控制的激子激发态人口通过脉冲共振激发和观察的拉比振荡的阻尼与脉冲面积的增加，这是符合我们的激子-光子耦合模型。我们相信，我们的工作概述了实现完全可扩展的固态量子发射器平台的可能性。后者是更先进的集成纳米光子量子线路的关键先决条件之一。
2015-12-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Super-localization of excitons in carbon nanotubes at cryogenic temperature
在低温和单发射极水平下，单壁碳纳米管的光学性质与一维（1D）物体的光学性质截然不同。事实上，（通常是无意的）本地化的激子在当地的势阱导致近0D的行为，如光子反聚束，光谱扩散，不均匀加宽等，在这里，我们提出了一个高光谱成像的激子自定位效应在单纳米管水平使用超分辨光学显微镜的方法。我们报告的统计分布的陷阱定位，深度和宽度。我们使用准共振光致发光激发方法来探测受限的量子态。对量子态和激子扩散的数值模拟表明，界面无序对激子态有很大的影响，导致激子吸收谱的离散化和自由激子吸收的猝灭.
2019-07-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tuning of impurity-bound interlayer complexes in a van der Waals heterobilayer
由于其独特的二维性质，半导体过渡金属二硫属化物（TMD）中的载流子表现出强烈的非屏蔽库仑相互作用以及对缺陷和杂质的敏感性。范德华层堆叠的多功能性允许在具有交错能带结构的不同TMD层之间空间分离电子和空穴，产生层间少体激子复合物，其性质仍有争议。在这里，我们结合量子Monte Carlo计算与光谱和时间分辨的光致发光测量顶部和底部门控MoSe 2/WSe 2异质结构，并确定作为杂质结合层间激子复合物的发射器。使用独立的静电控制的掺杂和平面外的电场，我们证明了控制的相对人口的中性和带电的复合物，其发射能量的规模大于其线宽，并增加其寿命到微秒制度。这项工作揭示了受限载流子的新物理学，是开发新型光电子应用的关键。
2019-04-25 cond-mat.mes-hall
Floquet engineering of excitons in semiconductor quantum dots
在周期性驱动量子系统的Floquet理论中，我们证明了高频电磁场可以作为控制半导体量子点（QD）激子性质的有效工具。它示出，特别是，该领域都降低了激子结合能和动态稳定的激子，增加其辐射寿命。所发展的理论可以作为超快方法的基础，通过高频场调谐基于量子点的光子发射器的光谱特性。
2022-04-13 cond-mat.mes-hall
Exciton-dominated Dielectric Function of Atomically Thin MoS2 Films
我们系统地测量了不同层数的原子级MoS 2薄膜的介电函数，并证明当薄膜厚度小于5-7层时，激子效应在介电函数中起主导作用。介电函数显示出异常依赖于层数。当膜厚小于5-7层时，随着膜层数的增加，薄膜的折射率减小;当膜厚大于7层时，随着膜层数的增加，薄膜的折射率增大。我们发现，这是因为激子效应是非常强的薄膜中的二硫化钼和其贡献的介电函数可能占主导地位的能带结构的贡献。通过对实验结果的直观拟合，得到了薄膜中激子的束缚能和玻尔半径随层的变化。激子效应的优势与常规材料的介电函数通常由能带结构决定的报道形成鲜明对比。介电函数的知识可以使得能够设计原子级薄的MoS 2膜的光-物质相互作用，用于开发新型光子器件，例如超材料、波导、光吸收器和光发射器。
2015-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Deterministic exciton confinement in 2D semiconductors via local dielectric engineering for scalable quantum light sources
Micro Nanoelectronics Research Center, Department of Electrical and Computer Engineering, Technion（微纳电子研究中心，电气与计算机工程系，以色列理工学院）；Institute of Applied Physics, The Faculty of Science and The Center for Nanoscience and Nanotechnology, The Hebrew University of Jerusalem（应用物理研究所，理学院，纳米科学与纳米技术中心，耶路撒冷希伯来大学）
通过局部介电工程在二维半导体中实现确定性激子限制，为可扩展量子光源提供实用且可扩展的集成方案。
2025-12-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Thin-capping layer epitaxial quantum dots for near-field quantum photonics
本研究通过生长具有10至20纳米薄GaAs覆盖层的InAs/GaAs量子点，实现了比以往小5倍的发射线宽且激子寿命不受影响，证明了薄覆盖层下仍能保持高光学质量，为近场量子光子学应用开辟了道路。
2026-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Long-Distance Coupling and Energy Transfer between Exciton States in Magnetically Controlled Microcavities
本研究通过两个耦合光学微腔的离域模式耦合磁掺杂量子阱中的激子，实现了超过2 μm距离的极化激元介导激子态耦合与能量转移，且可通过磁场调控转移方向，为固态多腔量子系统的可扩展应用开辟了路径。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Reduced dielectric screening and enhanced energy transfer in single and few-layer MoS2
我们报道了从硒化镉（CdSe）量子点到单层和少层二硫化钼（MoS2）的高效非辐射能量转移。供体量子点光致发光的淬灭随着MoS2薄片厚度的减小而增加，对于单层MoS2观察到最高效率（>95%）。这种违反直觉的结果是由于在具有异常大的介电常数和强的面内跃迁偶极矩的薄层半导体中减少的介电屏蔽引起的，如在MoS2中发现的。在0D发射器和2D吸收器之间的激子能量转移是基本上令人感兴趣的，并且能够实现广泛的应用，包括宽带光学下转换、光学检测、光伏敏化和发光器件中的色移。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall
Photon properties of single graphene nanoribbon microcavity laser
在这项工作中，我提出了一个方案，关于一个单一的石墨烯纳米粒子（GNR）发射器在微腔中，并专注于一个完全量子力学处理模型，包括激子相互作用，以研究光子的性质和激光作用。当单扶手椅边缘GNRs（AGNRs）微腔系统被泵浦时，激子-光子耦合提供更多的光子并增强光子发射过程，使其本质上成为激光对象。理论结果表明，半导体微腔系统中的单个AGNR可以作为一种具有超低阈值的纳米激光器。
2010-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Radiative Pattern of Intralayer and Interlayer Excitons in Two-Dimensional WS2/WSe2 Heterostructure
由过渡金属二硫属化物（TMDC）单层形成的二维异质结构（HS）为研究层内和层间激子以及莫尔图案诱导的特征提供了独特的平台。特别地，偶极电荷转移激子包括电子和空穴，其被限制在2D半导体的单独层中并且跨异质结界面库仑束缚，在研究界引起了相当大的关注。一方面，它对于光电子器件具有重要意义，例如在从光伏器件提取载流子方面。另一方面，其空间间接性质和激子之间的相应高寿命以及其面外偶极取向使其对于激子玻色-爱因斯坦凝聚研究（其解决集体相干效应）和具有TMDC的光子集成方案具有吸引力。在这里，我们证明了层间激子的面外偶极子取向，通过角分辨光谱的HS光致发光在低温下，采用钨基TMDC HS。在可测量的光锥内，该物种的直接获得的辐射轮廓清楚地类似于偏离层内亮激子以及最近归因于由莫尔图案形成的人工超晶格的其他激子HS特征的面内发射器的辐射轮廓。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Advanced architectures for coupling III-V nanowires to photonic integrated circuitry
University of Ottawa（渥太华大学）；National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）
该研究提出了一种混合设备，利用半导体量子点嵌入纳米线与非连续弯曲波导结构的倏逝耦合，实现单光子的回收与发射，展示了中性、X和XX以及带电X-激子的单光子发射，并通过不同面收集复杂实现级联发射。
2026-03-12 cond-mat.mes-hall
Phonoritons in a monolayer hBN optical cavity
声子是一种基元激发，预计将从激子、声子和光子之间的杂化中出现。除了有趣的多粒子结构，声子是感兴趣的，因为它们可以作为功能节点的设备，利用电子，声子和光子元件的能量转换和热传输应用。虽然声子被预言在强电磁波照射下会出现在激子介质中，但它们存在的严格条件却无法在固体中直接观察到。特别是，共振，强烈的泵浦方案已被提出，但过度的光激发的载流子阻止光学检测。在这里，我们从理论上预测的外观的声子特性在单层六方氮化硼（hBN）嵌入在一个光学腔。激子-极化激元分支与声子副本的杂交证明了声子态的相干叠加性质，声子副本可由腔-物质耦合强度调节。这一发现同时提供了一个实验途径来观察预测的声子，并开辟了一个新的途径，调谐材料的性能。
2021-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Indirect exciton-phonon dynamics in MoS2 revealed by ultrafast electron diffraction
本研究通过超快电子衍射和从头计算，揭示了MoS2中低能间接激子近共振激发后，K和Q声子模式对激子稳定及晶格演化的关键作用。
2023-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Coherently driven non-classical light emission from a quantum dot
窄线宽和通过耦合到微腔而增强的自发发射的可能性使得半导体量子点成为在单光子水平利用相干量子现象的理想选择。然而，到目前为止，所有的方法都依赖于非相干泵浦，这限制了发射的理想特性。相比之下，相干激发被认为是提供改进的光子不可区分性和高效率所必需的，并且提供了基本量子位操纵所需的量子控制能力。在这里，我们实现了，第一次，共振和相干激发的量子点的非经典光子发射的同时收集。二阶相关测量显示了相干驱动的二能级量子发射体的独特特征：光子统计在高驱动场下变得振荡，反映了量子点激子基态的相干演化。
2007-07-25 cond-mat.mes-hall
Telecom wavelength single-photon emission from quasi-resonantly excited InGaSb/AlGaSb quantum dots
Optoelectronics Research Centre, Physics Unit, Tampere University（坦佩雷大学光电研究中心物理系）；Institute for Advanced Study, Tampere University（坦佩雷大学高级研究院）；VEXLUM Oy（VEXLUM公司）；Institute of Theoretical Physics, Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学理论物理研究所）；Department of Experimental Physics, Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学实验物理系）
本研究通过结合抗imony基材料与滴蚀纳米孔技术，实现了1500nm波长的单光子发射，展示了InGaSb量子点在电信窗口的应用潜力，揭示了其激子精细结构。
2026-03-27 cond-mat.mes-hall
Transition between cooperative emission regimes in giant perovskite nanocrystals
IBM Research Europe – Zurich（IBM欧洲苏黎世研究中心）；Institute of Inorganic Chemistry, Department of Chemistry and Applied Bioscience, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院应用化学与生物科学系无机化学研究所）；Laboratory of Thin Films and Photovoltaics, Empa — Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科技与测试研究院薄膜与光伏实验室）
通过调控温度和激发密度，在巨量钙钛矿纳米晶体中实现超荧光与放大自发辐射机制的转变。
2024-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.app-ph
