四川
本周快讯
第一作者：Surendra B. Anantharaman
通讯作者：Surendra B. Anantharaman 和 Deep Jariwala
通讯单位：University of Pennsylvania, Department of Electrical and Systems Engineering, Philadelphia, PA, USA
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41566-024-01590-0
导读
光与物质之间的强相互作用一直是物理学和光电子学领域的研究热点，尤其是当光子与半导体中的激子（束缚电子-空穴对）耦合形成激子-极化激元（EPs）时，这种相互作用可以显著改变系统的光学色散特性，并在激光、发光二极管和光伏等光电子器件中展现出巨大应用潜力。近年来，研究者们在多种半导体材料系统中观察到了强耦合现象，但在可见光区域实现超强耦合（USC）仍然是一个挑战，因为这需要材料具有较大的激子振子强度和较高的光学常数。研究团队通过实验和理论模拟，研究了mithrene晶体在金（Au）基底上的光-物质耦合现象。mithrene是一种新型的二维金属-有机硫族化合物，具有直接带隙和高达400 meV的激子束缚能。研究发现，mithrene中的激子与光子在室温下形成了超强耦合的激子-极化激元，其拉比分裂能量（ħΩ）超过600 meV。此外，研究还观察到了在封闭法布里-珀罗腔中，mithrene的激子-极化激元发射具有更窄的线宽（约1 nm），并且在低温下表现出显著的色散特性。该研究展示了mithrene作为一种新型二维材料在光子学和光电子学领域的巨大潜力。其超强光-物质耦合特性使其在深绿色到蓝色光谱区域的极化激元器件中具有重要应用前景。
快读
图文
图1 |在金基底上的mithrene中自混合的激子-极化激元
图2 |室温下mithrene中的激子-极化激元
图3 |开放腔和封闭腔mithrene中的激子-极化激元
图4 |激子-极化激元的色散和寿命
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