转角黑磷同质结中的亮偶极激子.pdf

研究快讯

转角黑磷同质结中的亮偶极激子*2024－11－13收到

†email：hgyan@fudan.edu.cn

1，2222，†DOI：10.7693/w

黄申洋余博洋马奕暄晏湖根

(1复旦大学光电研究院上海市智能光电与感知前沿科学研究基地上海200438)CSTR：32040.14.w

(2复旦大学物理系应用表面物理国家重点实验室微纳光子结构教育部重点实验室

上海市超构表面光场调控重点实验室上海200438)

偶极激子因具有更长的寿命和相互排斥的作用

1背景介绍力，成为研究玻色—爱因斯坦凝聚、激子超流等

多体物理现象的理想对象。同时，它与光学微腔

激子(exciton)是一种由电子和空穴组成的准耦合形成的激子极化激元具有强烈的非线性效

粒子，类似于氢原子，在半导体、特别是二维半[3，4]

应，从而备受研究者关注。然而，传统量子

[1]

导体材料的光学特性中发挥着重要作用。例如，阱的生长成本高，且受到晶格匹配的严格限制，

在没有激子效应的单层石墨烯中，光吸收率仅约导致材料选择和调控性受限，从而极大限制了

为2.3%，而在单层过渡金属硫族化合物(TMDC)偶极激子的多样性。

中，激子的共振吸收率可高达20%。通常，激子二维材料为探索新型偶极激子提供了新契

的电子—空穴波函数在实空间中高度重叠，使[5—7]

机。2014年前后，科学家们在TMDC异质结

其具备显著的与光相互作用能力。然而，这种中发现了新的偶极激子——层间激子，其电子和

重叠也导致其缺乏固定的电偶极

矩，从而在栅压调控中表现受限

(斯塔克效应弱)，对光电和激子

器件的应用带来一定挑战。同

时，电子空穴波函数的重叠也会

使激子寿命缩短，激子之间的相

互作用偏弱，从而限制了其在多

体量子物理和强关联态等凝聚态

物理重要领域中的深入研究。

偶极激子(dipolarexciton)是

一类无需外加电场就具备电偶极

矩的激子，其电子和空穴在实空

间上是分离的。早在20世纪80

年代初，科学家们在耦合双量子

阱中首次观测到偶极激子，其中

电子和空穴分别位于两个量子阱图1(a)3+4层90°转角黑磷同质结的晶格结构(AC为扶手椅晶向，ZZ为“Z”字

中，电偶极矩方向垂直于阱面，形方向)；(b)3+4层90°转角黑磷同质结的消光谱；(c)激子吸收强度和入射光偏振

角度的关系

[2]

表现出显著的线性斯塔克效应。

*国家重点研发计划(批准号：2022YFA1404700；2021YFA1400100)、国家自然科学基金(批准号12104307；12241402)、上海市自然科学基金(批准号：23XD1400200；23JC1401100)资助项目

·53卷(2024年)12期