L'Institut d'Òptica i Maquinària de Precisió de Xangai avança en la polarització sinèrgica d'excitons Condensació d'exciton Bose Einstein

Recentment, l'equip de l'investigador Dong Hongxing i l'investigador Zhang Long del Centre de Recerca de Materials Òptics Infrarojos, Departament de Làser Avançat i Materials Funcionals Optoelectrònics, Institut de Maquinària de Precisió Òptica de Xangai, Acadèmia Xinesa de Ciències (SIPM), en col·laboració amb la Universitat Normal de la Xina Oriental (ECNU), ha resolt el procés cinètic i el seu mecanisme físic de la transició de fase de la superfluorescència a la coalescència d'excitons polaritzats de manera sinèrgica basant-se en el sistema de pel·lícula fina de punts quàntics de calcogenur, i els resultats de la investigació relacionats es publiquen com a La investigació relacionada els resultats es van publicar a la revista "Observació de la transició de la superfluorescència a la condensació de polaritons a la pel·lícula de punts quàntics CsPbBr3". -Ciència i Aplicacions.
Un gran nombre de dipols es sincronitzen espontàniament per un camp de buit per formar un moment dipolar macroscòpic i produir un esclat de llum breu i intens, l'anomenada superfluorescència. La hiperfluorescència és una plataforma ideal per estudiar el mecanisme de correlació de molts cossos en sistemes d'excitons i per desenvolupar fonts de llum quàntica brillant i tecnologies òptiques ultraràpides. Mentrestant, les característiques dels excitons cooperatius amb una intensitat vibrònica més alta afavoreixen l'estudi de les propietats no lineals dels excitons cooperatius, i és més fàcil adonar-se de la coalescència dels excitons polaritzats amb excitons cooperatius, que poden ajudar a ampliar les aplicacions en els camps de la lògica quàntica. portes, excitacions d'estat topològic, etc. En l'actualitat, encara hi ha un buit en l'estudi de la regulació de la força d'acoblament entre la llum i els estats de matèria cooperativa i el mecanisme de transició de fase des de la hiperfluorescència a la condensació d'excitons polaritzats amb coexcitons. Adonar-se de l'ajust de la força d'acoblament entre la llum i els estats de matèria cooperativa basat en el sistema de punts quàntics i resoldre la transició de fase ultraràpida regulada pel camp òptic de la cavitat són crucials per al desenvolupament i l'aplicació de dispositius quàntics.
En vista d'això, els investigadors van proposar introduir una cavitat externa per ajustar la força d'acoblament de la llum i els excitons cooperatius, basant-se en la mitja cavitat distribuïda del reflector Bragg en l'estructura de la pel·lícula fina de punts quàntics de calcogenur que va demostrar el fort fenomen d'acoblament entre la cooperativa. excitons i el mode Bragg, l'escissió de Rabi de 21,6 meV. A més, en el transcurs de l'estudi, també es va observar el fenomen de coalescència de l'exciton de polarització dels excitons cooperatius. Els excitons correlacionats implicats presenten una millora significativa de l'acoblament, un fenomen degut principalment a la sincronització de fase aleatòria causada pels excitons induïts per efecte sinèrgic, que dóna lloc a la formació de moments dipolars macroscòpics amb direccions de polarització consistents. La realització de la nova condensació de quasipartícules de Bose Einstein ofereix noves possibilitats per al desenvolupament de làsers ajustables ultra-estrets. A més, la propietat de dues matèries òptiques de la condensació d'excitons polaritzats amb excitons sinèrgics promou les aplicacions potencials de la condensació d'excions polaritzats amb excitons sinèrgics en simulacions quàntiques, fonts de llum coherents no convencionals i dispositius lògics de polarització totalment òptica.
Aquest treball compta amb el suport de la Fundació Nacional de Ciències Naturals de la Xina, el Programa de Talent Jove de Xangai, el Programa de Talent Líder de Xangai i altres programes.

Fig. 1 (a) Estructura esquemàtica d'una pel·lícula de punts quàntics sobre substrat DBR; (b) espectres d'hiperfluorescència d'una pel·lícula de punts quàntics sobre substrat de silici i espectres de reflectància del substrat DBR; ( c ) Espectres de fotoluminescència resolts per angle d'una pel·lícula fina de superrellaçada de punts quàntics a DBR; (d) Càlcul de la densitat d'estats de l'excitó polaritzat en funció de l'angle i la longitud d'ona; (e) gràfic de derivats de segon ordre de la figura (c); i (f) Espectres de reflectància resolts per angle de DBR.