武汉大学何军课题组在二维半导体激子相变领域取得最新进展
- 2025/2/25 10:33:36 13176
- 来源：武汉大学
【仪表网 研发快讯】近日，《物理评论快报》(PhysicalReview Letters)在线发表了物理科学与技术学院何军教授研究团队在二维半导体激子相变物理的最新研究成果，并被选为封面文章和Editor’s suggestion。文章题目为“Room Temperature Amplified Spontaneous Emission in Two-dimensional WS2beyond Exciton Mott Transition”。武汉大学物理科学与技术学院为第一署名单位和通讯单位，博士生徐琰为论文第一作者，何军教授和于艺羚研究员为通讯作者。
半导体在高激发态下，高密度激子可能会引发新奇的物态相变。例如，激子气态可能经历激子-莫特相变，转变为电子-空穴等离子体(EHP)，而在更高密度和低温下，这些载流子可以凝聚成电子-空穴液体(EHL)相。这些不同激发态的载流子物相与常规激子气相在光学性质上有显著不同，但通常仅可在低温下实现。然而，二维半导体由于其较大的激子结合能和弱介电屏蔽效应，使得这些激发态载流子的相变有可能在室温下发生。因此，二维半导体为探索不同激发态物相下独特的光-物质相互作用提供了理想平台，同时也使得这些物相特有的光学性质有望应用到光电器件中。
何军教授团队利用少层WS2，首次证明了在二维半导体中，室温下，由激子-莫特相变生成的电子-空穴等离子体(EHP)中的放大自发辐射现象(ASE)。该工作建立了二维半导体中随激发载流子密度变化的光学介电响应模型，并准确再现了法布里-珀罗腔中悬空双层WS2在不同电子-空穴物相下的发光特征。结合空间分辨光谱，揭示了二维半导体中简并EHP相中载流子之间的强多体量子相互作用是实现ASE的关键驱动力。此项工作为二维半导体高激发态非平衡态物相中的光物质相互作用和多体作用提供了新的见解，并为利用高激发态激子相变开发先进光电子器件开辟了新的道路。
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