二维半导体中激子波函数的量子调控

激子——束缚的电子-空穴对——在光与物质相互作用现象中起着核心作用,并且对于从光采集与产生到量子信息处理的广泛应用至关重要。固态光学中的一个长期挑战是实现对半导体异质结构中激子量子力学态的精确且可扩展的调控。在此,我们展示了一种在二维半导体中为光活性激子创建定制化且可调势场的技术,其能够在纳米尺度上实现原位波函数塑形。利用纳米结构栅电极,我们为激子创建了多种几何形状的局域静电陷阱,如量子点、量子环及其阵列。我们展示了对多个空间分离量子点的独立光谱调谐,这使我们能够克服材料无序使它们达到简并。由于二维半导体中激子的强光-物质耦合,我们在光学反射和光致发光测量中观察到了受限激子波函数的明确特征。我们的工作引入了一种在纳米尺度上调控激子动力学与相互作用的新方法,对新型光电器件、拓扑光子学以及多体量子非线性光学具有意义。