Экситон-поляритон - Википедия - Exciton-polariton

Экситон-поляритон это тип поляритон; гибрид свет и иметь значение квазичастица возникающие из-за сильной связи электромагнитных дипольных колебаний экситоны (оптом или квантовые ямы ) и фотоны.[1]

Теория

Связь двух осцилляторов, фотоны моды в полупроводнике оптический микрополость и экситоны из квантовые ямы, приводит к энергии антипересечение голых осцилляторов, дав начало двум новым нормальные режимы для системы, известной как верхний и нижний поляритонные резонансы (или ветви). Сдвиг энергии пропорционален силе связи (зависит, например, от поля и перекрытия поляризации). Более высокая энергия или верхняя мода (UPB, верхняя поляритонная ветвь) характеризуется синфазными колебаниями фотонного и экситонного полей, в то время как мода LPB (нижняя поляритонная ветвь) характеризуется их колебаниями с противофазой. Экситон-поляритоны микрополости наследуют некоторые свойства от обоих своих корней, такие как легкая эффективная масса (от фотонов) и способность взаимодействовать друг с другом (от сильных экситонных нелинейностей) и с окружающей средой (включая внутреннюю фононы, обеспечивающие термализацию и вывод за счет радиационных потерь). В большинстве случаев взаимодействия являются отталкивающими, по крайней мере, между поляритонными квазичастицами одного типа спина (внутриспиновые взаимодействия), а член нелинейности положительный (увеличение полной энергии или синее смещение при увеличении плотности).[2]

Недавно исследователи измерили перенос на большие расстояния в органических материалах, связанных с оптическими микрополостями, и показали, что экситон-поляритоны распространяются на несколько микрон.[3]

Другие свойства

Поляритоны также характеризуются непараболическим энергия -импульс дисперсионные соотношения, которые ограничивают справедливость параболического эффективная масса приближение к малому диапазону импульсов.[4]У них также есть вращение степень свободы, что делает их спинориальный жидкости, способные выдерживать различные поляризация текстуры. Экситон-поляритоны составные бозоны которые можно наблюдать, чтобы сформировать Конденсаты Бозе-Эйнштейна,[5][6][7][8]и поддерживать поляритонная сверхтекучесть и квантовые вихри[9] и рассматриваются новые технологические приложения.[10] Многие экспериментальные работы в настоящее время сосредоточены на поляритонные лазеры,[11] транзисторы с оптической адресацией,[12] нелинейные состояния, такие как солитоны и ударные волны, свойства дальнодействующей когерентности и фазовые переходы, квантовые вихри и спинорные структуры. Моделирование экситон-поляритонных жидкостей в основном основывается на использовании GPE (Уравнения Гросса – Питаевского. ) которые имеют вид нелинейные уравнения Шредингера.[13]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ С.И. Пекар (1958). «Теория электромагнитных волн в кристалле с экситонами». Журнал физики и химии твердого тела. 5 (1–2): 11–22. Bibcode:1958JPCS .... 5 ... 11P. Дои:10.1016/0022-3697(58)90127-6.
  2. ^ Владимирова, М; и другие. (2010). «Константы поляритон-поляритонного взаимодействия в микрополостях». Физический обзор B. 82 (7): 075301. Bibcode:2010ПхРвБ..82г5301В. Дои:10.1103 / PhysRevB.82.075301.
  3. ^ Георгий Гари Розенман; Катерина Акулова; Адина Голомбек; Таль Шварц (2018). «Дальний перенос органических экситон-поляритонов, обнаруженный сверхбыстрой микроскопией». ACS Photonics. 5 (1): 105–110. Дои:10.1021 / acsphotonics.7b01332.
  4. ^ Пинскер, Ф .; Руан, X .; Александр, Т. (2017). «Влияние непараболической кинетической энергии на неравновесные поляритонные конденсаты». Научные отчеты. 7 (1891): 1891. arXiv:1606.02130. Bibcode:2017НатСР ... 7.1891П. Дои:10.1038 / s41598-017-01113-8. ЧВК  5432531. PMID  28507290.
  5. ^ Дэн, Х (2002). «Конденсация экситонных поляритонов полупроводникового микрорезонатора». Наука. 298 (5591): 199–202. Bibcode:2002Наука ... 298..199D. Дои:10.1126 / science.1074464. PMID  12364801. S2CID  21366048.
  6. ^ Каспрзак, J (2006). «Бозе – эйнштейновская конденсация экситонных поляритонов». Природа. 443 (7110): 409–14. Bibcode:2006Натура.443..409K. Дои:10.1038 / природа05131. PMID  17006506.
  7. ^ Дэн, Х (2010). «Экситон-поляритонная бозе-эйнштейновская конденсация». Обзоры современной физики. 82 (2): 1489–1537. Bibcode:2010RvMP ... 82.1489D. Дои:10.1103 / RevModPhys.82.1489. S2CID  122733835.
  8. ^ Бирнс, Т .; Kim, N. Y .; Ямамото, Ю. (2014). «Экситон-поляритонные конденсаты». Природа Физика. 10 (11): 803. arXiv:1411.6822. Bibcode:2014НатФ..10..803Б. Дои:10.1038 / nphys3143.
  9. ^ Dominici, L; Dagvadorj, G; Стипендиаты, JM; и другие. (2015). «Вихревая и полувихревая динамика в нелинейной спинорной квантовой жидкости» (PDF). Достижения науки. 1 (11): e1500807. arXiv:1403.0487. Bibcode:2015SciA .... 1E0807D. Дои:10.1126 / sciadv.1500807. ЧВК  4672757. PMID  26665174.
  10. ^ Sanvitto, D .; Кена-Коэн, С. (2016). «Дорога к поляритонным приборам». Материалы Природы. 15 (10): 1061–73. Bibcode:2016НатМа..15.1061С. Дои:10.1038 / nmat4668. PMID  27429208.
  11. ^ Schneider, C .; Рахими-Иман, А .; Kim, N. Y .; и другие. (2013). «Поляритонный лазер с электрической накачкой». Природа. 497 (7449): 348–352. Bibcode:2013Натура.497..348S. Дои:10.1038 / природа12036. PMID  23676752.
  12. ^ Ballarini, D .; Де Джорджи, М .; Cancellieri, E .; и другие. (2013). «Полностью оптический поляритонный транзистор». Nature Communications. 4 (2013): 1778. arXiv:1201.4071. Bibcode:2013 НатКо ... 4E1778B. Дои:10.1038 / ncomms2734. PMID  23653190.
  13. ^ Моксли, Фредерик Айра; Бирнс, Тим; Ма, Баолинг; Ян, Юнь; Дай, Вэйчжун (2015). «Схема G-FDTD для решения многомерных открытых диссипативных уравнений Гросса – Питаевского». Журнал вычислительной физики. 282: 303–316. Bibcode:2015JCoPh.282..303M. Дои:10.1016 / j.jcp.2014.11.021. ISSN  0021-9991.

внешняя ссылка