磁场中的里德伯激子-极化激元

我们从理论上研究了二维（2D）半导体异质结构中的激子-极化激元，其中静态磁场垂直于该平面施加。为探索磁场与强光-物质耦合之间的相互作用，我们采用一种显式纳入半导体微腔中电子、空穴与光子的全微观理论。此外，我们利用二维谐振子与二维氢原子之间的映射，使得我们能够高效地对该问题在整个里德伯系列以及基态激子上进行数值求解。与以往方法不同，我们可直接获得实空间激子波函数，并展示其尺寸如何随磁场增强而收缩，这反映了其相互作用能与振子强度的增加。我们将理论与近期关于 GaAs 异质结构中外部磁场下激子-极化激元的实验进行比较，发现与所测极化激元能量高度吻合。关键在于，在极强光-物质耦合 regime 下微扰耦合振子描述失效时，我们仍能捕捉观测到的光致激子变化。我们的工作可指导未来在一系列 2D 材料中设计与控制里德伯激子及激子-极化激元的实验努力。