據(jù)悉，美國SLAC國家加速器實驗室（SLAC National Accelerator Laboratory）研究者創(chuàng)新性地設計了一種實驗方法，利用低于光學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100毫電子伏特激子的激發(fā)以及強場光綴飾（Light-dressing）效應。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激光場之間的相互作用，揭示了其誘導出的非平衡電子態(tài)的奇異性質。單層過渡金屬二硫化物，作為一類具有顯著量子限制效應的新型直接能隙半導體，為Floquet工程提供了理想的試驗田。Floquet工程通過周期性調制的外部激光場，巧妙地操控了激子（即電子-空穴相關態(tài)的準粒子）的行為，不僅創(chuàng)造了新的量子態(tài)和動態(tài)效應，還為激子現(xiàn)象的研究開辟了新途徑。
尤為值得關注的是，美國研究者利用強激光脈沖對單層二硫化鎢中的激子-電子-空穴對進行了前所未有的操控。這種強場驅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，在光學上變得明亮可測，表現(xiàn)為光學帶隙以下的獨特吸收信號。
單層二硫化鎢圖片
進一步的研究通過高靈敏度瞬態(tài)吸收光譜技術，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。結合量子力學模擬，研究團隊不僅驗證了實驗觀察結果，還成功恢復了激子動力學的真實空間圖像，為強場區(qū)域激子動力學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識，還為未來超快、強場現(xiàn)象在二維材器件中的用奠定了堅實基礎。作為二維材料的杰出代表，單層二硫化鎢以其獨特的電學、光學和機械性能，在納米科技和器件應用中展現(xiàn)出巨大潛力。
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