二维金属-硫属酸盐中的超强光-物质耦合
光学
2023-08-23 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
激子与光子杂化形成杂化准粒子——激子极化激元（EPs），已在一系列与光子腔耦合的半导体材料体系中得到广泛研究。当半导体本身可作为光子腔介质时，会发生自杂化，从而在室温下产生拉比分裂能 > 200 meV 的强耦合EPs，这最近在层状二维（2D）激子材料中观察到。在此，我们报告了这一现象的一个极端版本——超强EP耦合，出现在一个新兴的2D激子体系、名为mithrene的金属有机硫属酸盐（MOCHA）化合物中。由于激子的强振子强度以及mithrene的大折射率，放置在Au衬底上的mithrene晶体中产生的自杂化EPs显示出处于超强耦合范围（> 600 meV）的拉比分裂。我们进一步展示了室温下的明亮EP发射以及低温下的EP色散。重要的是，我们发现当mithrene晶体置于闭合法布里-珀罗腔中时，较低EP发射线宽变窄至约 1 nm。我们的结果表明，MOCHA材料是深绿-蓝光谱区域极化激子学的理想材料，而该区域具有大光学常数的强激子材料极为稀缺。
引用
@article{arxiv.2308.11108,
title = {Ultrastrong Light-Matter Coupling in 2D Metal-Chalcogenates},
author = {Surendra B. Anantharaman and Jason Lynch and Mariya Aleksich and Christopher E. Stevens and Christopher Munley and Bongjun Choi and Sridhar Shenoy and Thomas Darlington and Arka Majumdar and P. James Shuck and Joshua Hendrickson and J. Nathan Hohman and Deep Jariwala},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.11108},
year = {2023}
}