MoS2双层中偶极激子与极化激子的非线性相互作用
介观与纳米尺度物理
2023-07-12 v1 光学
摘要
与光强耦合的激子之间的非线性相互作用是进入极化激子系统量子多体现象的关键。原子级薄二维半导体因许多可控的激子自由度，为强光-物质耦合提供了诱人平台。其中，近期出现的激子杂化为探索未开发的激子种类开辟了途径，并有望增强相互作用。在此，我们利用双层MoS2中的杂化层间激子（hIX）实现高度非线性的激子与极化激子效应。此类层间激子具有面外电偶极矩以及异常大的振子强度，可在光学微腔中的双层内观测到偶极极化激子（dipolaritons）。与MoS2单层中的激子和极化激子相比，hIX与偶极极化激子均展现出约8倍更高的非线性，当共享同一价带的hIX与层内激子同时被激发时，该非线性进一步增强。这产生了高度非线性 regime，我们在理论上通过引入空穴拥挤概念予以描述。所呈现的对多体相互作用的见解为获取少极化激子量子关联提供了新工具。
引用
@article{arxiv.2204.00485,
title = {Nonlinear interactions of dipolar excitons and polaritons in MoS2 bilayers},
author = {Charalambos Louca and Armando Genco and Salvatore Chiavazzo and Thomas P. Lyons and Sam Randerson and Chiara Trovatello and Peter Claronino and Rahul Jayaprakash and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Stefano Dal Conte and David G. Lidzey and Giulio Cerullo and Oleksandr Kyriienko and Alexander I. Tartakovskii},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.00485},
year = {2023}
}