由电子气介导的吸引与排斥激子-极化激元相互作用

在固态环境中实现强光子-光子相互作用是一个重大目标，对光电子应用具有深远潜力。利用Landau准粒子框架结合微观多体理论，我们探究了微腔中注入电子气的二维半导体内激子-极化激元与三离子极化激元之间的相互作用。我们表明，电子气中的粒子-空穴激发介导了极化激元之间的吸引相互作用，而由电子交换介导的三离子-极化激元相互作用是排斥还是吸引取决于具体的极化激元分支。这些介导相互作用是准粒子的内禀性质，即便在没有光时也存在。重要的是，它们可被调节至比无电子气时直接的极化激元-极化激元相互作用强一个数量级以上，从而为非线性光学元件提供了良好前景。最后，我们将理论预测与最近两项实验进行了比较。