Probing the Nanoscale Excitonic Landscape and Quantum Confinement of Excitons in Gated Monolayer Semiconductors
本研究利用阴极发光光谱探测静电栅控单层 $WS_2$，分辨栅控与非栅控区域间的同质结，并发现电子束与栅场共同诱导的非传统掺杂所形成的激子限制通道。
2025-08-30 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
Excitonic enhancement of cavity-mediated interactions in a two-band Hubbard model
本文研究光学腔耦合的双带Hubbard模型中腔介导相互作用的激子增强效应，发现激子跃迁可显著增强相互作用并展宽倒空间分布，影响驱动-耗散稳态。
2024-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Probing Excitonic Dark States in Single-layer Tungsten Disulfide
过渡金属二硫属化物（transition metal dichalcogenide，TMDC）单层膜是近年来发展起来的一种重要的二维半导体材料，在电子和光电子器件方面具有广阔的应用前景。与半金属石墨烯不同，层状TMDC具有相当大的带隙。更有趣的是，当减薄到单层时，TMDC从间接带隙转变为直接带隙半导体，表现出许多有趣的光学现象，如谷选择性圆二色性，掺杂依赖的带电激子和强光电流响应。然而，这种强烈的光-物质相互作用的基本机制仍在深入研究中。观察到的光学共振最初被认为是带间跃迁。相比之下，第一性原理计算预测了一个更大的准粒子带隙尺寸和光学响应，是由激子效应为主。在这里，我们报告的激子占主导地位的机制，发现了一系列激子暗态的单层WS2使用双光子激发光谱的实验证据。结合GW-BSE理论，我们发现这些激子本质上是Wannier激子，但具有非常大的结合能（~0.7 eV），导致准粒子带隙为2.7 eV。这些强束缚激子态即使在室温下也是稳定的。我们揭示了一个激子系列显着偏离氢模型，与一个新的逆能量依赖于轨道角动量。实验发现这些激子能级对环境扰动是鲁棒的。激子暗态和超大结合能的发现不仅揭示了二维带隙系统中多电子效应的重要性，而且为TMDC单层及其异质结构的器件应用提供了令人兴奋的潜力。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strong coupling regimes of an organic exciton mirror in a microcavity
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg（奥尔登堡卡尔·冯·奥西茨基大学）；Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；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）；University of Bonn（波恩大学）；University of Iceland, Science Institute（冰岛大学理学院）
研究光腔模式与超薄激子镜耦合导致的强光-物质耦合新机制，通过12 nm J-聚集薄膜实现从弱耦合到超强耦合的调控，揭示了激子镜改变边界条件并连接不同阶光腔模式的现象。
2026-06-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Probing Purcell enhancement and photon collection efficiency of InAs quantum dots at nodes of the cavity electric field
本文通过实验研究InAs量子点位于微柱腔电场节点时，非腔模式对Purcell因子、β因子和收集效率的影响，发现节点位置可抑制零声子线和声子辅助发射进入腔模HE11。
2024-01-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Optically Probing Tunable Band Topology in Atomic Monolayers
在许多原子级薄的材料中，它们的光吸收由激子跃迁主导。最近发现，在这些材料中的光学选择规则的影响附近的山谷的能带拓扑结构。我们建议，在一个单一的原子单层的门控带序，通过谷缠绕数和激子跃迁的变化，可以探测螺旋分辨吸收和光致发光。这种预测的可调能带拓扑结构的确认相结合的有效的哈密顿量和Bethe-Salpeter方程的激子的准确描述，与第一性原理计算建议其实现Sb为基础的单层。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall
Probing alloy formation using different excitonic species: The particular case of InGaN
自20世纪60年代初以来，合金通常分为两类，具有带隙中的束缚态（I）或额外的非离散带态（II）。I类合金的微观材料参数可以直接从光致发光（PL）光谱中提取，而II类合金的任何结论通常仍然是间接的，并限于宏观断言。尽管如此，在这里，我们提出了一个所谓的混合晶体合金（II类），使我们能够访问微观合金参数激子本地化的光谱研究。我们研究了在合金形成开始时的体In $_x$ Ga $_{1-x}$ N外延层（0 $\leq$ $x$ $\leq$ 2.4%），以了解材料对缺陷的特定鲁棒性。基于深入的PL分析，它演示了如何不同的激子复合物（自由，绑定，和复杂的绑定激子）可以作为探针，以监测第二类合金的稀释极限。从一个$x$依赖线宽分析，我们提取的激子变得越来越本地化的长度尺度，这意味着它们从一个自由的合金形成后的绑定粒子转换。已经在x = 2.4%的平均激子扩散长度减少到5.7 $\pm$ 1.3 nm，在12 K的温度下，因此，不利的激子转移机制对非辐射缺陷被抑制。此外，相关的低温PL数据表明，单个铟原子不足以永久捕获激子。微PL光谱甚至可以直接探测嵌入铟原子特定环境中的硅束缚激子，这要归功于出现了一系列单独的、能量尖锐的发射线（半峰全宽$\approx$ 300 $μ$ eV）。因此，本研究使我们能够提取第一微观合金性能以前只能访问I类合金。
2018-11-06 cond-mat.mes-hall
Optomechanics with Cavity Polaritons: Dissipative Coupling and Unconventional Bistability
我们研究了一个由光机械谐振腔和一个与量子阱中激子跃迁强耦合的腔模组成的混合系统。我们发现，由于腔光子和激子态的混合，出射准粒子-极化激元-具有色散和耗散性质的力学模式的耦合。我们计算了极化激元模的占据率，揭示了由于耗散耦合而偏离常规克尔非线性或色散耦合情况的极化激元行为。所描述的系统作为一个很好的候选人，为未来的极化激元器件和固态量子信息处理。
2013-08-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Theory of an excitonic THz laser with two-photon excitation
本文从理论上研究了由置于光学微腔中的量子阱和太赫兹光腔组成的系统在2p暗激子态双光子激发下的太赫兹激光。研究了相干泵浦下微腔参数变化时系统的稳定性。我们发现，双光子吸收提供的非线性可以引起太赫兹输出的双稳态和滞后。
2013-08-07 cond-mat.mes-hall
Entangled biphoton enhanced double quantum coherence signal as a probe for cavity polariton correlations in presence of phonon induced dephasing
我们从理论上提出了一种双光子纠缠增强多维光谱技术作为超快机制中耗散极化激元动力学的探针。它适用于腔局限的单体光合复合物，代表一个典型的多站点激子量子聚集体。所提出的技术被证明是特别敏感的两个和一个激发子空间之间的流形间极化激元相干性。它被证明是能够监测腔介导的激子相关性的动力学作用，并在声子诱导耗散的存在下的退相。纠缠双光子源的非经典性增强了信号的超快和宽带相关特性，表明了负责长距离腔辅助激子迁移的底层状态相关性。
2022-06-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Molecular Electron Transfer in Optical Cavities: From Excitonic to Vibronic Polaritons
Kyoto University（京都大学）；Hokkaido University（北海道大学）
本文通过HEOM方法研究光学腔耦合分子中的电子转移动力学，揭示极子形成中的共振和集体效应，并展示强耦合下电子转移速率饱和特性，揭示了量子干涉对转移速率的影响。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Control of Two-Dimensional Excitonic Light Emission via Photonic Crystal
过渡金属二硫属化合物（TMDCs）单分子膜是一种新型的二维光电子材料，具有丰富的自旋-谷相互作用、可调激子效应和强的光-物质相互作用。许多光子应用的一个重要但尚未开发的成分是操纵其光发射。在这里，我们演示了激子光发射的控制单层二硒化钨（WSe 2）在集成的光子结构，实现了通过转移一个单层到一个光子晶体（PhC）与腔。除了观察到大大增强（~60倍）的WSe 2的光致发光和有效耦合的腔模发射，我们能够重新分配发射的光子的极性和方位角在远场通过设计光子晶体结构，如动量分辨显微镜所揭示的。由此构造了2D光学天线。我们的工作提出了一种在混合2D光子学中操纵光子的新方法，这对未来的节能光电子学和2D纳米激光器很重要。
2013-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing excitonic states in ultraclean suspended two-dimensional semiconductors by photocurrent spectroscopy
半导体单层过渡金属二硫属化物（TMDC）的光学响应由强束缚激子主导，这些激子即使在室温下也是稳定的。然而，目前可用的样品中与基底相关的效应，如屏蔽和无序，掩盖了许多预期的物理现象，并限制了TMDC的器件应用。在这里，我们证明，这些不良影响被强烈抑制在悬挂设备。极其稳健（光增益> 1，000）和快速（响应时间<1ms）的光响应与我们设备的高质量相结合，使我们能够通过光电流光谱首次研究TMDC中激子的形成、结合能和解离机制。通过分析光电流峰的光谱位置，并与第一性原理计算进行比较，得到了单层TMDCs的结合能、带隙和自旋轨道分裂。特别是对于单层MoS2，我们估计了带边激子的极大结合能，Ebind > 570meV。随着带边激子，我们观察到激子与一个范霍夫奇点，而独特的性质。对光电流谱的源漏电压依赖性的分析揭示了TMDC中激子的解离和光转换机制。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing biexciton in monolayer WS$_2$ through controlled many-body interaction
半导体过渡金属二硫属化物的单分子膜具有强束缚激子复合物，是探索多体物理的极好平台。在这里，我们展示了一个受控的动力学操纵的五粒子激子复合物，带电的双激子，通过系统的双激子峰的依赖于激发功率，栅极电压和温度，使用稳态和时间分辨的光致发光（PL）。结合实验数据和速率方程模型，我们认为带电双激子的结合能小于其峰与中性激子的光谱分离。我们还注意到，虽然动量直接辐射复合的中性激子的光锥内的限制，这种限制是放松的带电的双激子复合由于在动量空间中的近平行的激发态和最终状态的存在。
2022-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Chiral Flat-Band Optical Cavity with Atomically Thin Mirrors
Joint Quantum Institute (JQI), University of Maryland（马里兰大学联合量子研究所）；Department of Materials Science and Engineering, University of Maryland（马里兰大学材料科学与工程系）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（国立材料研究所材料纳米构筑研究中心）；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）；Maryland Quantum Materials Center（马里兰量子材料中心）
本研究利用原子薄镜面设计亚波长二维纳米腔，通过外部磁场实现手性可调光学模式，展示高质量激子材料在光子学中的应用潜力。
2024-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Probing coherent Cooper pair splitting with cavity photons
本文从理论上讨论了微波谐振腔与库珀对分束器（CPS）的非共振耦合特性。当CPS与微波激励谐振时，腔频率牵引被修改。这为探测库珀对分裂过程的相干性提供了一种直接的方法。更准确地说，腔频率牵引显示出一个反交叉，其特异性可以明确地归因于相干库珀对注入。这项工作表明，微波腔是一个强大的工具，调查复杂的纳米电路中的电流传输。
2014-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Probing millicharged particles with ultrasensitive optical nonlinear sensor based on levitated cavity optomechanics
本实验并不排除体质量中电荷电荷为10^（-12）e的粒子。本文提出了一种利用悬浮微球耦合光腔测量毫荷电粒子的可行方案。结果表明，微振荡器的光探测谱由于毫荷电粒子的存在而出现明显的位移。由于光克尔效应的线宽很窄（10^（-7）Hz），这种漂移将更加明显，从而使毫电荷更容易被探测到。提出了一种利用均匀带电环消除极化力背景的方法，使该方案在精度上比现有实验显示出很强的优势。该技术为探测凝聚态物质中的暗物质和非零电荷中微子开辟了新的应用途径。
2017-10-10 cond-mat.mes-hall hep-ex physics.optics
Probing two driven double quantum dots strongly coupled to a cavity
本研究针对超出色散耦合区的受驱混合cQED系统，提出将腔纳入受驱系统的理论，可复现单/双DQD-腔的实验现象，为强耦合多量子比特Floquet态研究及强驱动混合系统理解提供新路径。
2022-12-20 cond-mat.mes-hall
Entanglement creation in a quantum dot-nanocavity system
我们探讨了在半导体量子点中，通过扫描腔频率使其与激子跃迁共振，从而使激子二能级系统纠缠在光子晶体中的可能性。动态谐振腔失谐由射频表面声波（SAW）建立。它诱导激子和光子自由度之间的朗道-齐纳（LZ）跃迁，从而产生叠加态。我们通过使用定制的傅里叶合成SAW脉冲高达五个谐波优化该方案。的理论研究进行与主方程的方法，目前国家的最先进的设置。假设实验证明的系统参数，我们证明，组合脉冲增加的最大纠缠和它的持久性。后者仅受主导失相机制的限制;即，光子从腔中损失。
2013-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing Dark Excitons in Monolayer MoS$_2$ by NonLinear Two-Photon Spectroscopy
通过二次谐波光谱在单层MoS2中发现暗激子，观察到反交叉现象，并利用纳米束腔调控其弛豫，展示了暗激子在非线性量子器件中的潜力。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall
Probing strong coupling in core--shell nanoparticles with fast electron beams
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）
研究通过快电子束在EEL和CL光谱中探测核心-壳层纳米颗粒中的强耦合现象，分析电子束位置和速度对耦合探测的影响，揭示电子-光-物质相互作用的耦合机制。
2026-03-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Resonant confinement of excitonic polariton and ultra-efficient light harvest in artificial photosynthesis
我们表明，在最近的人工捕光实验[Angewandte Chemie Intl. Ed.55，2759（2016）]关于由二氟硼发色团自组装的有机纳米晶体，受激颜料的自发发射应经历两步过程。它首先通过强的光子-激子耦合衰减为受腔共振限制的激子极化激元。捕获的中间体然后可以将能量直接汇集到掺杂的受体，导致在小于1/1000的受体-供体比下观察到超过90%的转移效率。理论上，无参数分析与实验定量一致。
2018-10-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.bio-ph
Probing electron-phonon interactions in the charge-photon dynamics of cavity-coupled double quantum dots
电子-声子耦合在半导体量子点的电荷动力学中起着重要的作用。在这里，我们探讨它的作用在腔耦合双量子点的电荷-光子动力学的组合。先前对这些系统的研究表明，强的电子-声子耦合对光子辅助发射和吸收过程的光电发射和增益有很大的贡献。我们比较了三种常见的栅极定义的量子点材料系统中的声子边带的影响：InAs纳米线和GaAs和Si二维电子气（2DEG）。我们比较我们的理论与现有的实验数据，从腔耦合InAs纳米线和GaAs 2DEG双量子点，并找到定量协议时，声子边带和光电子过程中的铅隧穿考虑。最后，我们表明，声子边带也导致一个相当大的重整化的腔频率，这使得在这些系统中的电子-声子耦合的直接光谱探针。
2017-11-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Density operator of a system pumped with polaritons: A Jaynes-Cummings like approach
我们研究了在微腔-量子点系统中考虑两种不同的非相干泵浦的影响。当系统被极化激元非相干泵浦时，它能够在稳态极限下维持大量的光子，并且具有泊松统计，并且还导致可分离的激子-光子态。我们还研究了这两种类型的泵浦（激子和极化激子）在腔的发射光谱的影响。我们表明，极化激子泵浦这里考虑的是无法修改系统的动力学制度的激子泵浦。最后，我们得到了这里考虑的量子主方程产生的密度矩阵的负性的封闭形式的表达式。
2010-09-08 cond-mat.mes-hall
Probing a two-level system bath via the frequency shift of an off-resonantly-driven cavity
虽然平面微波超导谐振器的主要损耗通道已被确定为与两能级系统（TLS）浴的外部耦合有关，但在存在非谐振泵的情况下这种腔的行为尚未完全理解。在这里，一个半经典的模型，预测除了众所周知的TLS引起的阻尼功率相关的频率偏移。该模型进行了实验验证，通过执行一个两个音光谱的几个谐振器上制作的各种基板。连同提供的分析公式，这里提出的技术是一个简单的，但功能强大的工具，以表征各种性质的TLS浴，如他们的平均失相速率。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhanced nonlinear interaction of polaritons via excitonic Rydberg states in monolayer WSe2
强光学非线性在实现量子光子技术中发挥着核心作用。在固态系统中，激子-极化激元是实现这种非线性的一个有吸引力的候选者，它是由材料激发和腔光子的杂化产生的。在这里，激子之间的相互作用形成了极化激子非线性的基础。虽然基态激子之间的相互作用产生显著的光学非线性，但是这种基态相互作用的强度通常不足以达到量子非线性光学和强单极化激子相互作用的范围。然而，激发态具有增强的相互作用，因此有望进入单光子非线性的量子域，如冷原子系统的高位里德堡态所示。最近在单层过渡金属二硫属化物中观察到了处于激发态的激子。在这里，我们证明了激子极化激元的形成使用的第一激发激子态在单层二硒化钨（WSe 2）嵌入在微腔中。由于较大的激子尺寸相比，其基态对应物，实现的极化激元表现出增强的非线性响应超过一个数量级，证明通过修改的腔拉比分裂。二维半导体中激发激子-极化激元及其增强的非线性响应的演示，为在固态系统中产生强光子相互作用迈出了第一步，这是量子光子技术的必要组成部分。
2019-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-Hybridized Polaritonic Emission from Layered Perovskites
由于新激子材料的出现，激子材料中的光-物质耦合一直是人们研究的热点。二维层状混合有机/无机钙钛矿（2D HOIP）在室温下支持强束缚激子，具有已知激子材料中最高的振子强度和电损耗角正切。在这里，我们报告了强大的光-物质耦合在Ruddlesden-Popper相2D-HOIPs晶体，而无需外部腔。我们通过厚（> 100 nm）晶体中的反射光谱和发光光谱以及薄（< 20 nm）晶体中的近统一吸收报告了多阶混合轻物质态的同时发生。我们观察到的共振与品质因数> 250的杂化激子极化激元和识别激子极化激元模式分裂和消光系数的各种2D-HOIP之间的线性相关性。我们的工作为研究自杂化和开放腔体系中的极化激元动力学打开了大门，在光电子学和光化学中有着广泛的应用。
2021-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Selectively addressing plasmonic modes and excitonic states in a nanocavity hosting a quantum emitter
理解和控制量子发射体的激子态与纳米腔的等离子体激元模式之间的相互作用是当前最相关的科学挑战之一，是从量子信息处理设备到极化激元催化剂的许多应用开发的关键。在本文中，我们证明了封闭在金属表面和扫描隧道显微镜的尖端之间的等离子体纳米腔中的C60纳米晶体的隧道电致发光，并且通过薄NaCl膜与金属表面隔离，可以从宽发射光谱（揭示腔的等离子体模式）切换到窄带发射，通过改变施加到所述结的偏置电压来仅显示所述C60分子的激子态。等离子体激元发射被发现在相同的电压区域中的非弹性隧道跃迁的速率是大的，因此，消失的大电压。激子发射，另一方面，占主导地位的光谱在高电压区，其中的非弹性率低，表明激子不能创建一个非弹性隧道过程。这些结果指出了新的可能机制来解释量子发射体的隧道电致发光，并为开发电可调纳米级光源提供了新的途径。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall
The Excitation Ladder of Cavity Polaritons
多维相干光谱学直接解开在线性光谱中重叠的多个激发态。本文报道了半导体极化激元二极管中的多维相干光电流谱，并探讨了腔极化激元的激发阶梯。我们测量双重和三重避免交叉对和三重态的激子极化激元，展示了强耦合光和装饰的二重态和三重态半导体激发。这些结果表明，与微腔强耦合的多激发激子态可以描述为两个耦合的量子非谐梯。
2020-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
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
Polariton-assisted donor-acceptor role reversal in resonant energy transfer between organic dyes strongly coupled to electromagnetic modes of a tuneable microcavity
分子的激子跃迁与局域电磁场之间的共振相互作用允许形成光-物质混合极化激子态。这种光和物质状态的混合已经被证明能够显着改变放置在光学腔内的分子系综的固有特性。在这里，我们已经实现了强耦合之间的激子跃迁，在典型的标记有一对有机染料分子，展示了一个有效的供体受体的共振能量转移，和可调的开放式腔模式的基于荧光素的分子信标。在非共振激光激发下的光致发光和光-物质混合态的相对布居对腔失谐量的依赖关系已被表征。此外，通过分析该体系中各能态间弛豫路径的依赖关系，我们证明了腔光子与供体染料分子中激子跃迁的强耦合可以导致很大的能量转移，从而实现从受体激子库到主要供体低极化激元态的能量转移，从而产生发色团供体-受体作用逆转或狂欢效应。我们的实验数据证实了理论上预测的限制电磁场控制和介导极化激元辅助远程能量转移的可能性，从而为远程控制化学，能量收集，能量转移和传感的新方法铺平了道路。
2020-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Quantum statistics of photon from a semiconductor microcavity embedded with a graphene nanoribbon
在这项工作中，我们研究了从嵌入有单个扶手椅边缘的石墨烯纳米颗粒（GNR）的驱动微腔中发射的光子的量子统计特性。系统采用弱激光振幅相干泵浦。导出了强耦合和弱耦合两种情况下的解析表达式，并研究了辐射场的非经典性质。此外，它的结论是，该激子系统呈现出一些统计相似的原子系统，特别是在弱激光振幅制度的坏腔和好腔的限制。我们已经表明，独立的激子的非线性，它描述的激子在GNRs的相互作用强度，自相关函数是antibunched的激子协同值范围。更有趣的是，它表明，激子-激子相互作用强度在GNR可以推导出在零时间延迟τ = 0的自相关函数的值。我们的理论结果表明，嵌入单个GNR的微腔可以作为一个纳米光子器件和一个有用的分析方法，深入了解GNR的激子特性。
2011-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
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
Quantum-tomography of entangled photon pairs by quantum-dot cascade decay
我们计算了半导体量子点双激子级联衰变产生的偏振纠缠光子对的同时纠缠度。我们展示了腔诱导的光子速率发射的增加如何减少点退相和激子精细结构的不利影响。然而，强大的点腔耦合和有限的检测效率，以减少所需的级联衰减的相关性相对于竞争过程。这影响了纠缠光子对源的优点，超出了量子层析成像的估计。
2006-06-12 cond-mat.mes-hall
Probing the critical point of the Jaynes-Cummings second-order dissipative quantum phase transition
我们强调的重要性，在组织一个耗散的量子相变的驱动Jaynes-Cummings相互作用与可变量子比特腔失谐的量子涨落。系统响应呈现出与半经典理论预测的实质性差异，其程度在量子双稳性的性质中被揭示，并且在适当的尺度参数下，借助于腔场的准分布函数被可视化。新古典辐射理论所预期的状态在量子图像中共存，在共振时发生自发的缀饰态极化和相位双稳性。
2018-03-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Polaronic polariton quasiparticles in a dark excitonic medium
本文研究了暗激子介质对激子极化激元的修饰作用，发现暗激子通过密度涨落形成相干的极化子状准粒子，并利用多体格林函数方法揭示了光-物质耦合减弱的极化子机制及双激子极化激元的产生，为二维半导体极化激元实验提供了理论解释。
2023-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
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
Probing the spin-polarized electronic band structure in monolayer transition metal dichalcogenides by optical spectroscopy
在双栅场效应器件上，利用光反射谱和光致发光谱研究了单层WSe_2和MoSe_2布里渊区K/K'谷的电子能带结构。我们的实验揭示了不同的自旋极化在这些化合物的导带的A和B激子共振的掺杂依赖性的系统研究。最高能量价带和最低能量导带中的电子在单层WSe 2中具有反平行自旋，而在单层MoSe 2中具有平行自旋。价带的自旋劈裂为几百meV，导带的自旋劈裂为几十meV，这与第一性原理计算的结果吻合得很好.这些值还表明，n型和p型WSe 2和MoSe 2都可以与基于自旋和谷的应用相关
2017-02-18 cond-mat.mes-hall
Probing the Potential Profile of Twisted Bilayer Graphene via Fabry-Pérot Interference
Chulalongkorn University（朱拉隆功大学）；AGH University of Krakow（克拉科夫 AGH 科技大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；National Cheng Kung University（国立成功大学）
本研究利用法布里-珀罗干涉探测大角度扭曲双层石墨烯的电势分布，通过分析干涉图样和磁输运测量确定了器件中局域掺杂形成的隐藏腔特征，证明干涉光谱学可作为探测弹道器件局域缺陷的简便方法。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall
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
Magneto-optical response of graphene: probing substrate interactions
朗道能级之间的磁光跃迁可以提供石墨烯电子结构和激发光谱的精确光谱信息，使衬底和多体效应的探针成为可能。我们使用紧束缚方法计算了大尺寸石墨烯薄片的磁光电导率。我们的方法使我们能够直接比较孤立的石墨烯片的磁光响应与六方氮化硼上的一个对齐，从而产生周期性的超晶格势。衬底相互作用诱导远离狄拉克点的带隙。在垂直的磁场作用下，这些零场带隙中出现了类朗道能级结构。然而，这些卫星结构的能量依赖性是不容易通过改变背栅电压的状态密度的常规探针。在这里，我们提出了超晶格微扰谱的磁光探测。我们的模拟包括磁激子效应的一阶微扰理论。我们的方法产生了一个定量的解释最近观察到的朗道能级相关的费米速度的重整化。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall
Probing the local nature of excitons and plasmons in few-layer MoS2
激子和等离子体激元是发生在固体中的两种最基本的集体电子激发。传统上，他们已经分别研究使用散装技术，探测其平均能量结构在大的空间区域。然而，随着材料和器件尺寸的不断缩小，理解这些激发如何依赖于原子尺度上晶体和化学结构的局部变化变得至关重要。在这里，我们使用单色低损耗扫描透射电子显微镜电子能量损耗（LL-STEM-EEL）光谱，提供迄今为止实现的最佳同时能量和空间分辨率，以在宽能量范围内解开几层MoS 2纳米片中的全套电子激发。使用第一性原理多体计算，我们确认的激子性质的峰在~ 2 eV和~3eV的实验EEL光谱和较高的能量损失峰的等离子体性质。我们还合理化的非平凡的依赖性的EEL光谱的光束和样品的几何形状，如原子层的数量和距离的步骤和边缘。此外，我们表明，激子功能占主导地位的长波长（q=0）的探测场的组件，而等离子体功能是敏感的更广泛的范围内的q矢量，表明定性差异的空间特征的两种类型的集体激发。我们的工作提供了一个模板协议，用于映射电子激发的局部性质，为研究纳米尺度上的光吸收和能量转移过程开辟了新的可能性。
2017-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perfect Coulomb drag and exciton transport in an excitonic insulator
本文利用新型动态光谱探测 MoSe2/hBN/WSe2 异质结构，在约15 K的激子绝缘体相中观测到完美库仑拖曳，但有限逆流电阻表明激子气体未凝聚为超流体。
2023-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
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
Geometrically induced reversion of Hall current in a topological insulator cavity
在拓扑绝缘体表面附近的电荷感应出一个像磁势。在这里，我们表明，如果拓扑绝缘体表面有一个负曲率，即在半球形腔的情况下，感生霍尔电流反转其旋转的电荷穿过半球形几何焦点。这种反转被证明是相当于反转的图像磁粒子的电荷。我们还讨论了半圆柱腔的情况下，霍尔电流反转似乎是可行的探测在现实的实验。
2016-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
