據(jù)悉，美國SLAC國家加速器實驗室（SLAC National Accelerator Laboratory）研究者創(chuàng)新性地設(shè)計了一種實驗方法，利用低於光學(xué)帶隙的中紅外雷射脈衝，成功激發(fā)了單層二硫化鎢中的激子，並展示了超過100毫電子伏特激子的激發(fā)以及強(qiáng)場光綴飾（Light-dressing）效應(yīng)。這項研究成果已以“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
這項研究深入探索了量子材料與強(qiáng)鐳射場之間的相互作用，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田。Floquet工程通過週期性調(diào)製的外部鐳射場，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)和動態(tài)效應(yīng)，還為激子現(xiàn)象的研究開闢了新途徑。
尤為值得關(guān)注的是，美國研究者利用強(qiáng)雷射脈衝對單層二硫化鎢中的激子-電子-空穴對進(jìn)行了前所未有的操控。這種強(qiáng)場驅(qū)動不僅顯著改變了激子的狀態(tài)，還使得原本難以觀測的暗激子態(tài)通過與光子的混合，在光學(xué)上變得明亮可測，表現(xiàn)為光學(xué)帶隙以下的獨特吸收信號。
單層二硫化鎢圖片
進(jìn)一步的研究通過高靈敏度瞬態(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徵，這些特徵被歸因於暗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)隊不僅驗證了實驗觀察結(jié)果，還成功恢復(fù)了激子動力學(xué)的真實空間圖像，為強(qiáng)場區(qū)域激子動力學(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二維材料在極端條件下行為的認(rèn)識，還為未來超快、強(qiáng)場現(xiàn)象在二維材料器件中的應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。作為二維材料的傑出代表，單層二硫化鎢以其獨特的電學(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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