二维半导体中激子-激子湮灭的辐射抑制
介观与纳米尺度物理
2023-04-13 v1 光学
摘要
二维（2D）半导体具有强束缚激子，为纳米尺度光-物质相互作用工程开辟了新机遇。然而，其面内限制导致大的非辐射激子-激子湮灭（EEA）过程，为其光子应用设定了基本限制。在这项工作中，我们通过在混合2D半导体-介电纳米光子平台中增强光-物质相互作用，将WS单层中的激子与介电纳米天线中的光学米氏共振耦合，展示了EEA的抑制。混合系统达到中间光-物质耦合 regime，光致发光增强因子高达10。探测激子超快动力学揭示了耦合激子EEA受抑，即便在高激子密度 10 cm下。我们提取的EEA系数约为10，相较未耦合单层的10，以及3.9的吸收增强和4.5的珀塞尔因子。我们的结果突出了工程化光子环境作为实现低功耗混合器件更高量子效率、以及更大激子密度以朝向2D半导体中强关联激子相的途径。
引用
@article{arxiv.2304.05957,
title = {Radiative suppression of exciton-exciton annihilation in a two-dimensional semiconductor},
author = {Luca Sortino and Merve Gülmüs and Benjamin Tilmann and Leonardo de S. Menezes and Stefan A. Maier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.05957},
year = {2023}
}
备注
Main text and supporting information, 32 pages, 4 Figures manuscript + 13 Supporting Figures