腔场作用下WS₂与准二维钙钛矿激子在微米尺度的相干相互作用
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）
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AI总结：
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。
AI中文摘要：
腔限制光子与激子物质共振的相干耦合会形成腔极化激元，即混合光-物质准粒子。若多个激子共振与同一光子模式耦合，所得极化激元可在无直接电子耦合的情况下实现空间分离的物质共振间相干相互作用。本研究在室温下利用包含两种不同范德华材料（单层WS₂与层状准二维卤化物钙钛矿(HaPs)）、间距为1.5μm的开放光学腔，证实了此类相干耦合的形成。该系统形成三个极化激元分支，其中中间分支包含几乎等量的两种激子与光子模式成分。白光反射率与发光测量结果与耦合谐振子及微观Wannier-Hopfield框架的模拟结果高度吻合。本研究为以原位可调方式结合二维材料中高度互补的自由度、实现新型极化激元功能奠定了基础。
英文摘要：
The coherent coupling of cavity-confined photons and excitonic matter resonances leads to the formation of cavity polaritons, hybrid light-matter quasi-particles. If multiple exciton resonances couple to the same photonic mode, the resulting polariton constitutes a coherent interaction between matter resonances that can be spatially separated without any direct electronic coupling. In this work, we demonstrate the formation of such a coherent coupling at room temperature using an open optical cavity containing two distinct van der Waals materials - monolayer WS2 and layered quasi-2D halide perovskites (HaPs) - separated by $1.5 μ\rm m$. The system forms three polariton branches, with the middle branch possessing nearly equal fractions of both excitons and the photonic mode. White-light reflectivity and luminescence measurements are in good agreement with simulations using a coupled harmonic oscillator and a microscopic Wannier-Hopfield framework. Our results lay the foundation to combine highly complementary degrees of freedom in 2D materials in an in-situ tunable fashion to enable new polaritonic functionalities.
