Forskare har framgångsrikt manipulerat distinkta excitonarter inom ett hybridmonolager WSe2 -Ag nanotrådstruktur. Genom att utnyttja de unika dalspinnlåsta bandstrukturerna och elektronhålskonfigurationerna av TMD:er har teamet, ledd av professor Hongxing Xu, professor Xiaoze Liu och Dr. Ti Wang från School of Physics and Technology, tagit ett betydande steg mot praktisk fotoniska applikationer för optisk informationsbehandling och kvantoptik.
Studien, som visas i Light:Science &Applications , visar upp de kontrasterande interaktionerna mellan excitoner och ytplasmonpolaritoner (SPPs) av Ag nanotrådar (NW), avslöjar oberoende kopplingsbeteenden tack vare orienteringen av övergångsdipoler.
Fynden visar att mörka excitoner och mörka trioner uppvisar en extremt hög kopplingseffektivitet med SPP, medan ljusa trioner visar riktningsbetonade kirala kopplingsfunktioner, vilket öppnar nya möjligheter för att kontrollera ljusemissioner med precision.
Provkonfigurationen involverade en Ag NW och ett monolager WSe2 inkapslad mellan två tunna hexagonala bornitrid (hBN) filmer på en SiO2 /Si-substrat. Genom noggrann fotoluminescensspektroskopi och numeriska simuleringar observerade teamet att mörka excitoner och mörka trioner kopplar samman mer effektivt än sina motsvarigheter med dipoler som är orienterade i planet.
Teamet demonstrerade tillvägagångssättet för att kontrollera de excitoniska utsläppen genom diffusionslängd och dalpolarisering. Dessa upptäckter fördjupar inte bara vår förståelse av många kroppsinteraktioner och kvantfenomen i WSe2 men också bana väg för att manipulera excitonernas fulla spektrala profiler.
Implikationerna av denna studie är enorma för området fotonik och kvantteknologi. Genom att manipulera excitoner med sådan precision kan nya enheter för optisk informationsbehandling som är snabbare, effektivare och har högre kapacitet än nuvarande teknologier vara praktiska.
Dessutom kan studiens insikter i den kirala kopplingen av excitoner leda till utvecklingen av nya kvantoptikapplikationer, inklusive kvantberäkningar och säkra kommunikationssystem.
Forskarna tror att denna studie representerar ett viktigt steg i strävan att helt manipulera olika excitonarter på begäran, vilket för oss närmare att utnyttja det omfattande spektrumet av TMD-excitoner för avancerade optiska och kvanttillämpningar, vilket markerar ett spännande steg framåt inom materialvetenskap och fotonikforskning. .
Mer information: Zhe Li et al, Mångsidig optisk manipulation av trioner, mörka excitoner och biexcitoner genom kontrasterande exciton-fotonkoppling, Light:Science &Applications (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01338-5
Tillhandahålls av TranSpread
