Les chercheurs ont réussi à manipuler des espèces d'excitons distinctes au sein d'une monocouche hybride WSe2 -Structure de nanofils Ag. En exploitant les structures uniques de bandes verrouillées à spin de vallée et les configurations de trous électroniques des TMD, l'équipe, dirigée par le professeur Hongxing Xu, le professeur Xiaoze Liu et le Dr Ti Wang de l'École de physique et de technologie, a franchi une étape importante vers la pratique. applications photoniques pour le traitement optique de l'information et l'optique quantique.
L'étude, parue dans Light :Science &Applications , présente les interactions contrastées entre les excitons et les polaritons de plasmons de surface (SPP) des nanofils d'Ag (NW), révélant des comportements de couplage indépendants grâce à l'orientation des dipôles de transition.
Les résultats démontrent que les excitons sombres et les trions sombres présentent une efficacité de couplage extrêmement élevée avec les SPP, tandis que les trions brillants présentent des caractéristiques de couplage chiral directionnel, ouvrant de nouvelles possibilités pour contrôler les émissions de lumière avec précision.
L'exemple de configuration impliquait un Ag NW et un WSe2 monocouche. encapsulé entre deux minces films de nitrure de bore hexagonal (hBN) sur un SiO2 / Substrat Si. Grâce à une spectroscopie de photoluminescence méticuleuse et à des simulations numériques, l'équipe a observé que les excitons sombres et les trions sombres se couplent plus efficacement que leurs homologues dotés de dipôles orientés dans le plan.
L’équipe a démontré l’approche permettant de contrôler les émissions excitoniques via la longueur de diffusion et la polarisation des vallées. Ces découvertes approfondissent non seulement notre compréhension des interactions à N corps et des phénomènes quantiques dans WSe2 mais ouvre également la voie à la manipulation des profils spectraux complets des excitons.
Les implications de cette étude sont vastes pour le domaine de la photonique et des technologies quantiques. En manipulant les excitons avec une telle précision, de nouveaux dispositifs de traitement optique de l'information, plus rapides, plus efficaces et dotés de capacités supérieures à celles des technologies actuelles, pourraient s'avérer pratiques.
En outre, les connaissances de l'étude sur le couplage chiral des excitons pourraient conduire au développement de nouvelles applications en optique quantique, notamment l'informatique quantique et les systèmes de communication sécurisés.
Les chercheurs pensent que cette étude représente une étape importante dans la quête de la manipulation complète de différentes espèces d’excitons à la demande, nous rapprochant ainsi de l’exploitation du spectre complet des excitons TMD pour des applications optiques et quantiques avancées, marquant ainsi un pas en avant passionnant dans la recherche en science des matériaux et en photonique. .
Plus d'informations : Zhe Li et al, Manipulation optique polyvalente des trions, des excitons sombres et des biexcitons grâce à un couplage exciton-photon contrasté, Lumière :Science et applications (2023). DOI :10.1038/s41377-023-01338-5
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