Viện Quang học và Máy móc chính xác Thượng Hải đạt được tiến bộ trong Phân cực Exciton hiệp đồng Ngưng tụ Bose Einstein Exciton

Gần đây, nhóm nghiên cứu của nhà nghiên cứu Dong Hongxing và nhà nghiên cứu Zhang Long từ Trung tâm nghiên cứu vật liệu quang học hồng ngoại, Khoa vật liệu chức năng quang điện tử và laser tiên tiến, Viện quang học chính xác Thượng Hải, Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc (SIPM), hợp tác với Đại học Sư phạm Hoa Đông (ECNU), đã giải quyết quá trình động học và cơ chế vật lý của quá trình chuyển pha từ siêu huỳnh quang sang hợp nhất exciton phân cực hiệp đồng trong đó dựa trên hệ màng mỏng chấm lượng tử chalcogenide, với các kết quả nghiên cứu liên quan được công bố là Các kết quả nghiên cứu liên quan đã được công bố trên tạp chí "Quan sát quá trình chuyển pha từ siêu huỳnh quang sang ngưng tụ polariton trong màng chấm lượng tử CsPbBr3". -Khoa học & Ứng dụng.
Một số lượng lớn lưỡng cực được đồng bộ hóa tự phát bởi một trường chân không để tạo thành một mômen lưỡng cực vĩ ​​mô và tạo ra một vụ nổ ánh sáng ngắn và mạnh, được gọi là siêu huỳnh quang. Siêu huỳnh quang là một nền tảng lý tưởng để nghiên cứu cơ chế tương quan nhiều vật thể trong các hệ thống exciton và phát triển các nguồn sáng lượng tử sáng và các công nghệ quang học cực nhanh. Trong khi đó, các đặc tính của exciton hợp tác với cường độ rung động cao hơn có lợi cho việc nghiên cứu các tính chất phi tuyến tính của exciton hợp tác và dễ dàng nhận ra sự hợp nhất của các exciton phân cực exciton hợp tác, có thể giúp mở rộng các ứng dụng trong các lĩnh vực cổng logic lượng tử, kích thích trạng thái tôpô, v.v. Hiện tại, vẫn còn một khoảng cách trong nghiên cứu về quy định cường độ ghép nối giữa trạng thái ánh sáng và vật chất hợp tác và cơ chế chuyển pha từ siêu huỳnh quang sang ngưng tụ exciton phân cực đồng exciton. Việc thực hiện điều chỉnh cường độ liên kết giữa trạng thái vật chất hợp tác và ánh sáng dựa trên hệ thống chấm lượng tử và giải quyết quá trình chuyển pha cực nhanh được điều chỉnh bởi trường quang học khoang là rất quan trọng để phát triển và ứng dụng thêm các thiết bị lượng tử.
Theo quan điểm này, các nhà nghiên cứu đề xuất đưa vào một khoang ngoài để điều chỉnh cường độ ghép nối của ánh sáng và exciton hợp tác, dựa trên bán khoang phản xạ Bragg phân tán trên cấu trúc của màng mỏng chấm lượng tử chalcogenide đã chứng minh hiện tượng ghép nối mạnh giữa các exciton hợp tác và chế độ Bragg, sự phân cắt Rabi là 21,6 meV. Ngoài ra, trong quá trình nghiên cứu, hiện tượng hợp nhất của exciton phân cực exciton hợp tác cũng đã được quan sát thấy. Các exciton tương quan liên quan thể hiện sự tăng cường ghép nối đáng kể, một hiện tượng chủ yếu là do sự đồng bộ pha ngẫu nhiên gây ra bởi các exciton gây ra hiệu ứng hiệp đồng, dẫn đến sự hình thành các mômen lưỡng cực vĩ ​​mô với các hướng phân cực nhất quán. Việc hiện thực hóa ngưng tụ Bose Einstein quasiparticle mới mang lại những khả năng mới cho sự phát triển của các tia laser có thể điều chỉnh cực hẹp. Ngoài ra, tính chất hai vật chất quang học của ngưng tụ exciton phân cực hiệp đồng thúc đẩy các ứng dụng tiềm năng của ngưng tụ exciton phân cực hiệp đồng trong mô phỏng lượng tử, nguồn sáng kết hợp phi truyền thống và các thiết bị logic phân cực toàn quang.
Công trình này được hỗ trợ bởi Quỹ khoa học tự nhiên quốc gia Trung Quốc, Chương trình tài năng trẻ hàng đầu Thượng Hải, Chương trình tài năng hàng đầu Thượng Hải và các chương trình khác.

Hình 1 (a) Sơ đồ cấu trúc của một màng chấm lượng tử trên nền DBR; (b) phổ siêu huỳnh quang của một màng chấm lượng tử trên nền silicon và phổ phản xạ của nền DBR; (c) Phổ phát quang phân giải theo góc của một màng mỏng siêu mạng chấm lượng tử trên DBR; (d) Tính toán mật độ trạng thái của exciton phân cực theo góc và bước sóng; (e) Biểu đồ đạo hàm bậc hai của Hình (c); và (f) Phổ phản xạ phân giải theo góc của DBR.