據(jù)悉，美國(guó)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室（SLAC National Accelerator Laboratory）研究者創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)方法，利用低于光學(xué)帶隙的中紅外激光脈沖，成功激發(fā)了單層二硫化鎢中的激子，并展示了超過(guò)100毫電子伏特激子的激發(fā)以及強(qiáng)場(chǎng)光綴飾（Light-dressing）效應(yīng)。這項(xiàng)研究成果已以“Floquet engineering of strongly driven excitons in monolayer tungsten disulfide”為題發(fā)表在Nature Physics上。
單層二硫化鎢圖片
這項(xiàng)研究深入探索了量子材料與強(qiáng)激光場(chǎng)之間的相互作用，揭示了其誘導(dǎo)出的非平衡電子態(tài)的奇異性質(zhì)。單層過(guò)渡金屬二硫化物，作為一類具有顯著量子限制效應(yīng)的新型直接能隙半導(dǎo)體，為Floquet工程提供了理想的試驗(yàn)田。Floquet工程通過(guò)周期性調(diào)制的外部激光場(chǎng)，巧妙地操控了激子（即電子-空穴相關(guān)態(tài)的準(zhǔn)粒子）的行為，不僅創(chuàng)造了新的量子態(tài)和動(dòng)態(tài)效應(yīng)，還為激子現(xiàn)象的研究開辟了新途徑。
尤為值得關(guān)注的是，美國(guó)研究者利用強(qiáng)激光脈沖對(duì)單層二硫化鎢中的激子-電子-空穴對(duì)進(jìn)行了前所未有的操控。這種強(qiáng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)不僅顯著改變了激子的狀態(tài)，還使得原本難以觀測(cè)的暗激子態(tài)通過(guò)與光子的混合，在光學(xué)上變得明亮可測(cè)，表現(xiàn)為光學(xué)帶隙以下的獨(dú)特吸收信號(hào)。
單層二硫化鎢圖片
進(jìn)一步的研究通過(guò)高靈敏度瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)，揭示了1s激子共振以下形成的虛吸收特征，這些特征被歸因于暗2p激子態(tài)的光綴飾邊帶。結(jié)合量子力學(xué)模擬，研究團(tuán)隊(duì)不僅驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果，還成功恢復(fù)了激子動(dòng)力學(xué)的真實(shí)空間圖像，為強(qiáng)場(chǎng)區(qū)域激子動(dòng)力學(xué)的理解邁出了重要一步。
這一研究成果不僅深化了我們對(duì)二維材料在極端條件下行為的認(rèn)識(shí)，還為未來(lái)超快、強(qiáng)場(chǎng)現(xiàn)象在二維材器件中的用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。作為二維材料的杰出代表，單層二硫化鎢以其獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)和機(jī)械性能，在納米科技和器件應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大潛力。
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