GaAs 微腔中激子分子态的辐射修正

我们理论与实验研究了 GaAs 基量子井微腔中激子分子 (XX) 的光学性质。我们指出，XX 态的辐射修正（即 Lamb 位移 $\Delta^{\rm MC}_{\rm XX}$ 和辐射宽度 $\Gamma^{\rm MC}_{\rm XX}$）约为分子结合能 $\epsilon_{\rm XX}$ 的 10-30%，因此不可忽略。激子分子光学主导于平面共振解离为外发 1$\lambda$ 模态和 0$\lambda$ 模态腔极化子。后者衰减通道（“激子分子 $\to$ 0$\lambda$ 模态极化子 + 0$\lambda$ 模态极化子”）涉及标准光学实验中不可见的短波长微腔极化子，即指“隐藏的”微腔光学。通过瞬态四波混合和泵浦-探测光谱，我们推断出具有结合能 $\epsilon_{\rm XX} \simeq 0.9-1.1$ meV 的激子分子辐射宽度在微腔中为 $\Gamma^{\rm MC}_{\rm XX} \simeq 0.2-0.3$ meV，而在参考 GaAs 单量子井中为 $\Gamma^{\rm QW}_{\rm XX} \simeq 0.1$ meV。我们指出，对于我们的高品质准二维纳米结构，$T_2 = 2 T_1$ 极限在 10 K 以下适用于 XX 态，且激子分子的双极子模型能量地计量和自洽地解释测得的 XX 辐射宽度。我们还发现并表征了辐射修正随微腔去靶的临界点，并提出利用这些临界点进行分子结合能和微腔 Rabi splitting 的高精度测量。