Shanghai Institute Of Optics And Precision Machinery macht Fortschritte bei der synergistischen Exzitonenpolarisation Exziton-Bose-Einstein-Kondensation

Kürzlich hat das Team um Dong Hongxing und Zhang Long vom Forschungszentrum für optische Infrarotmaterialien der Abteilung für fortschrittliche Laser- und optoelektronische Funktionsmaterialien des Shanghai Institute of Optics Precision Machinery der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (SIPM) in Zusammenarbeit mit der East China Normal University (ECNU) den kinetischen Prozess und seinen physikalischen Mechanismus des Phasenübergangs von Superfluoreszenz zur synergetisch Exziton-polarisierten Exziton-Koaleszenz darin auf Grundlage des Chalkogenid-Quantenpunkt-Dünnschichtsystems entschlüsselt und die entsprechenden Forschungsergebnisse in der Zeitschrift „Observation of Transition from Superfluorescence to Polariton Condensation in CsPbBr3 Quantum Dots Film“ – Science & Applications veröffentlicht.
Eine große Anzahl von Dipolen wird durch ein Vakuumfeld spontan synchronisiert, um ein makroskopisches Dipolmoment zu bilden und einen kurzen und intensiven Lichtausbruch zu erzeugen, die sogenannte Superfluoreszenz. Hyperfluoreszenz ist eine ideale Plattform, um den Vielteilchenkorrelationsmechanismus in Exzitonensystemen zu untersuchen und helle Quantenlichtquellen und ultraschnelle optische Technologien zu entwickeln. Gleichzeitig sind die Eigenschaften kooperativer Exzitonen mit höherer vibronischer Intensität förderlich für die Untersuchung nichtlinearer Eigenschaften kooperativer Exzitonen, und es ist einfacher, die Koaleszenz kooperativer, polarisierter Exzitonen zu realisieren, was dazu beitragen kann, die Anwendungen in den Bereichen Quantenlogikgatter, topologische Zustandsanregungen usw. zu erweitern. Derzeit besteht noch eine Lücke in der Untersuchung der Regulierung der Kopplungsstärke zwischen Licht und kooperativen Materiezuständen und des Phasenübergangsmechanismus von Hyperfluoreszenz zur Kondensation koexzitonischer, polarisierter Exzitonen. Für die weitere Entwicklung und Anwendung von Quantenbauelementen sind die Realisierung der Abstimmung der Kopplungsstärke zwischen Licht und kooperativen Materiezuständen auf der Grundlage des Quantenpunktsystems sowie die Auflösung des durch das optische Feld des Hohlraums geregelten ultraschnellen Phasenübergangs von entscheidender Bedeutung.
Vor diesem Hintergrund schlugen die Forscher vor, eine externe Kavität einzuführen, um die Kopplungsstärke von Licht und kooperativen Exzitonen abzustimmen. Diese basiert auf der verteilten Bragg-Reflektor-Halbkavität auf der Struktur eines Chalkogenid-Quantenpunkt-Dünnfilms und bewies das starke Kopplungsphänomen zwischen den kooperativen Exzitonen und dem Bragg-Modus, die Rabi-Spaltung von 21,6 meV. Darüber hinaus wurde im Laufe der Studie auch das Phänomen der Koaleszenz der Polarisations-Exzitonen der kooperativen Exzitonen beobachtet. Die beteiligten korrelierten Exzitonen weisen eine signifikante Kopplungsverstärkung auf, ein Phänomen, das hauptsächlich auf die zufällige Phasensynchronisation zurückzuführen ist, die durch den synergistischen Effekt induzierter Exzitonen verursacht wird, was zur Bildung makroskopischer Dipolmomente mit konsistenten Polarisationsrichtungen führt. Die Realisierung der neuen Quasiteilchen-Bose-Einstein-Kondensation bietet neue Möglichkeiten für die Entwicklung ultraschmaler abstimmbarer Laser. Darüber hinaus fördert die Zwei-optische-Materie-Eigenschaft der synergistischen Exziton-polarisierten Exziton-Kondensation die potenziellen Anwendungen der synergistischen Exziton-polarisierten Exziton-Kondensation in Quantensimulationen, unkonventionellen kohärenten Lichtquellen und rein optischen Polarisationslogikgeräten.
Diese Arbeit wird von der National Natural Science Foundation of China, dem Shanghai Young Top Talent Program, dem Shanghai Leading Talent Program und anderen Programmen unterstützt.

Abb. 1 (a) Schematische Struktur eines Quantenpunktfilms auf einem DBR-Substrat; (b) Hyperfluoreszenzspektren eines Quantenpunktfilms auf einem Siliziumsubstrat und Reflexionsspektren des DBR-Substrats; (c) Winkelaufgelöste Photolumineszenzspektren eines Quantenpunkt-Übergitter-Dünnfilms auf DBR; (d) Berechnung der Zustandsdichte des polarisierten Exzitons gegenüber Winkel und Wellenlänge; (e) Diagramm der Ableitung zweiter Ordnung von Abb. (c); und (f) Winkelaufgelöste Reflexionsspektren von DBR.