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基于强耦合单层WS?与光子晶体的混合器件超快响应：光诱导库仑屏蔽效应

DOI：10.1002/lpor.201900419 期刊：Laser & Photonics Reviews 出版年份：2020 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 过渡金属二硫化物（TMDs）与光学腔之间的量子相互作用正迅速成为一个引人注目的研究课题，因为这些相互作用是众多光学现象的基础。在此，我们制备了一种简单器件，其中光子晶体（PhC）薄板与单层二硫化钨（WS2）之间发生了相干强耦合相互作用。我们采用稳态角分辨光谱和瞬态吸收显微镜（TAM）来探究该器件的耦合行为。具体而言，在混合器件中观察到了反交叉色散，表明存在40.2 meV的拉比分裂。在这种极化激元器件的近共振激发瞬态吸收（TA）光谱中，出现了一个新形成的光谱特征，随后被证实是上混合激子-极化激元态的特征。此外，通过仔细分析裸WS2和WS2-PhC极化激元器件在非共振和近共振激发下的超快响应，发现非平衡热衰减会在单层WS2中引起库仑屏蔽，这对激子-极化激元的形成有重大影响。本研究成果不仅能增进对强光-物质耦合区域光物理学的当前理解，还能为定制基于TMD的相干器件的发展奠定基础。
作者： Yuxiang Tang，Yanbin Zhang，Hao Ouyang，Maoxiong Zhao，Hao Hao，Ke Wei，Han Li，Yizhen Sui，Jie You，Xin Zheng，Zhongjie Xu，Xiangai Cheng，Lei Shi，Tian Jiang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究基于强耦合单层WS2与光子晶体的混合器件的超快响应，重点关注光致库仑屏蔽效应的影响。

研究成果

该研究展示了单层WS2激子与光子晶体导模之间的相干强耦合，揭示了40.2 meV的拉比分裂。在近共振激发条件下，瞬态吸收光谱中还发现了一个新的光谱特征，归因于上混合激子-极化激元态。该研究强调了非平衡库仑屏蔽对激子-极化激元形成的重要影响，为强耦合器件的光物理特性提供了见解，并在相干光控器件方面具有潜在应用价值。

研究不足

该研究的局限性在于混合器件的特定工作条件，包括温度和激发波长。目前对超快响应机制的理解仍在发展中，需要进一步的实验和理论研究。

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