莫尔雷超晶格在光子学和光电子学中显示出超强实力
发布时间：2023-03-31 08:00:00 阅读数： 396
中国科学院物理研究所（IOP）的研究人员与国际同行合作，提出了一份关于新兴莫尔雷光子学和光电子学最新进展的概述。该报告于3月30日发表在《科学》上。
莫尔雷超晶格是人工量子材料，通过垂直堆叠两个或更多的二维（2D）层状材料形成，具有轻微的晶格失配和/或小的旋转扭曲。它们引入了一个比组成二维层的晶体周期大得多的势态，为工程带状结构提供了一个新的范例，从而产生了大量的奇异量子现象。
例如，莫伊雷电势景观可以将电子带结构折叠成一个小型的布里渊区，从而形成平带和丰富的强相关和拓扑状态的相图，如超导性、轨道磁性、维格纳晶体状态、切尔恩绝缘体状态和量子模拟器。
当摩尔纹超晶格与光耦合时，它们为首次瞥见许多新兴的光子和光电现象提供了前所未有的可能性。例如，莫尔雷超晶格为实空间和动量空间的激子类粒子工程提供了强大的策略，分别产生了量子点状莫尔雷激子和布拉格-乌姆克拉普莫尔雷激子。
在莫尔雷激子突破的推动下，过去几年中，莫尔雷超晶格以前所未有的速度见证了大量迷人的光子和光电特性，包括但不限于莫尔雷激子/极化激子、共振杂化激子、重构集体激发、强中/远红外光反应、太赫兹单光子探测和打破对称性的光电学。
使用摩尔纹超晶格提供的新自由度为众多应用的光-物质相互作用工程提供了新的范例，如多功能量子光源、超低阈值宽带激子照明和智能红外传感器。
研究人员还讨论了这一领域未来的机会和研究方向，如开发先进的技术来探测单个摩尔纹超级单元中出现的光子学和光电子学，探索新的铁电、磁和多铁摩尔纹系统，以及使用外部自由度来设计摩尔纹特性，从而产生令人兴奋的物理学和潜在的技术创新。
"该研究的第一作者，来自IOP的杜罗军教授说："最近的成就令人眼花缭乱，这表明我们在探索莫尔雷光子学和光电子学的道路上才刚刚起步。杜罗军还指出，该领域未来的进展无疑将带来更多的惊喜，并进一步改变物理学、材料科学、光量子技术、能源采集、信息等领域的基础科学研究和技术创新的面貌。总的来说，莫里叶光子学和光电子学的时代正在到来。
更多信息：
Luojun Du et al, Moiré photonics and optoelectronics, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adg0014. www.science.org/doi/10.1126/science.adg0014
