Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery och andra gör framsteg i studiet av Bose-Einstein-kondensering av synergistiska excitonpolariserade excitoner

Nyligen har teamet av Hongxing Dong och Long Zhang, forskare från Infrared Optical Materials Research Center, Department of Advanced Laser and Optoelectronic Functional Materials, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery, Chinese Academy of Sciences (SIPM), tillsammans med forskarna från East China Normal University, har löst den kinetiska processen och den fysiska mekanismen för fasövergången från hyperfluorescens till coexciton polariserad excitonkondensation baserat på tunnfilmssystemet av kalkogenidkvantprickar. De relaterade forskningsresultaten, med titeln Observation of Transition from Superfluorescence to Polariton Condensation in CsPbBr3 Quantum Dots Film, publicerades i Light: Science & Applications (Light -Light: Science & Applications.
Hyperfluorescens är en idealisk plattform för att studera korrelationsmekanismer för många kroppar i excitonsystem samt för att utveckla ljusa kvantljuskällor och ultrasnabb optik. Samtidigt kännetecknas coexcitoner av högre vibrationsstyrka, vilket bidrar till studiet av den olinjära naturen hos coexcitoner, och det är lättare att realisera den coexcitonpolariserade excitonkondensationen, vilket är till hjälp för att förverkliga tillämpningarna inom områdena kvantlogiska grindar, topologiska tillståndsexcitationer och så vidare. För närvarande finns det få studier om regleringen av kopplingsstyrkan mellan ljus- och kooperativa materialtillstånd och fasövergångsmekanismen från hyperfluorescens till coexcitonpolariserad excitonkondensation. Förverkligandet av ljussamverkande materiatillståndskopplingsstyrkejustering baserat på kvantpunktssystemet och lösning av den ultrasnabba fasövergången som regleras av det optiska kavitetsfältet är avgörande för vidareutvecklingen och tillämpningen av kvantenheter.
Denna studie föreslår införandet av en extern kavitet för att justera kopplingsstyrkan mellan ljusa och kooperativa excitoner, baserat på strukturen av kalkogenid quantum dots tunna filmer på halvkaviteten av en distribuerad Bragg-reflektor visar det starka kopplingsfenomenet mellan kooperativa excitoner och Bragg lägen med en Rabi-delning på 21,6 meV. Vidare observerar studien fenomenet koalescens av polariserade excitoner av kooperativa excitoner. Det har visat sig att de involverade korrelerade excitonerna uppvisar signifikant kopplingsförstärkning. Detta beror främst på den slumpmässiga fassynkroniseringen som orsakas av excitoner som induceras av synergistisk effekt, vilket resulterar i bildandet av makroskopiska dipolmoment med konsekventa polarisationsriktningar. Den nya kvasipartikeln Bose-Einstein-kondenseringen ger nya möjligheter för utveckling av ultrasmala avstämbara lasrar. Dessutom utökar de två-optiska materiaegenskaperna hos den synergistiska excitonpolariserade excitonkondensationen dess potentiella tillämpningar i kvantsimuleringar, okonventionella koherenta ljuskällor och helt optiska polarisationslogikenheter.
Forskningsarbetet stöds av National Natural Science Foundation of China, Shanghai Young Top Talent Program och Shanghai Leading Talent Training Program.