Banner
本文由论文作者团队投稿
在探索光与物质相互作用的奥秘中，极化激元的概念始终扮演着重要角色。这一概念最早由黄昆先生在1951年提出，当时他在研究晶格振动（即声子）与光场耦合的过程中首次提出了这一理论。微腔激子-极化激元是腔光子和半导体中的激子发生强耦合相互作用后形成的叠加态，兼具光与物质双重属性。在基础物理研究和未来的光电集成器件应用中，极化激元发挥着至关重要的作用。
最近，范德华半导体材料中的二维过渡金属硫族化合物（transition-metal dichalcogenides，TMDs）因其具有较大激子束缚能和谐振子强度，成为了研究室温下光-物质强耦合相互作用的理想平台。同时，TMDs中多样的激子跃迁类型、谷极化、多场可调等特性和范德华可集成优势，为激子-极化激元的基础研究和应用发展提供了崭新的维度和可能性。
该综述论文全面回顾了TMDs激子-极化激元中激动人心的研究进展，并深入探讨了二维TMDs中激子-极化激元的光学结构、基础物理性质、器件应用的发展和未来的机遇与挑战。
图1. TMDs激子-极化激元的研究进展框架图
自 2015 年首次观测到二维 TMDs 中的激子极化激元以来，半导体 TMDs与光学微腔之间的强耦合领域逐渐被研究者重视。随着半导体增益材料的进展和微纳加工技术的不断进步，越来越多的光学结构被证实能够实现二维TMDs极化激元，其中包括二维法布里-珀罗（FP）谐振腔、光子晶体结构和基于表面等离激元的纳腔体系等等，如图2所示。
为了推动TMDs微腔中光-物质强耦合相互作用的发展，科学家们不仅致力于探索其物理性质，还致力于开发有效调控这些杂化准粒子的新方法：（1）直接调控激子本身的特性，如通过外加的电磁场，或者异质结引入的莫尔周期性势场；（2）改变腔内光子模式的能量大小或能级结构，包括在材料制备过程中引入的随机的光学势阱，以及借助微纳加工技术来设计并制造人工光学晶格等。
尽管在过去十年中，TMDs材料的研究取得了显著成就，但这一领域仍然充满机遇与挑战。未来，这一领域的发展将聚焦于新材料的发现、新物理现象的探索以及新应用的实现。
论文信息
https://doi.org/10.1038/s41377-024-01523-0
Banner
如下数据来自Web of Science，Light: Science & Applications的高被引文章数量在国内同类期刊中稳居领军地位。截至目前：
https://doi.org/10.1038/s41377-019-0194-2
超过200次引用的文章有135篇
超过100次引用的文章有335篇
超过50次引用的文章有664篇
欢迎课题组投宣传稿
请扫码联系值班编辑
👇 关注我 👇
