FLEET合作捕获轻物质粒子
激子极化声子:由光子(光)和激子(激子本身是另一种复合粒子:束缚电子-空穴对)组成的复合粒子
舰队的研究主题2试图创造激子极化激元的近零电阻流,激子极化激元是混合准粒子,部分是物质和部分是光。
它们无阻力流动的能力依赖于激子-极化子凝聚体的形成——一种表现为超流体的集体量子态。
在超流体中,粒子流动时不会遇到任何阻力。
激子-极化子凝聚态通常在被称为光学微腔的半导体结构中产生,这使得光子(光)和激子(物质)之间具有强耦合。
这些微腔是微米尺度的异质结构,在光学介质的两侧有两个高反射镜。
这项研究在2017年向前迈出了重要一步,FLEET研究人员开发了足够高质量的微腔,以实现强光-物质耦合状态,并最终在室温下实现激子-极化子凝聚。
舰队的莫纳什大学工程实验室开发了高质量的光学微腔,由澳大利亚国立大学舰队的研究人员设计,由舰队博士生Eliezer Estrecho领导。
制作完成后,该结构在澳大利亚国立大学的激子-极化子实验室进行了表征,以评估其嵌入必要的激子承载介质(原子薄半导体单层)和创建激子极化子的适宜性。
相结合:由夹在超反射镜之间的光学介质组成的微米级结构,用于限制光,使其形成激子极化激元
实验的主要成果是延长了被困在微腔中的光子的寿命,这至少比以前在类似设计的微腔中实现的寿命大了一个数量级。这极大地提高了观测这些结构中的激子-极化激子所必需的强光-物质耦合状态的机会。
在FLEET“内部”开发和表征光学微腔的能力对于未来的中心研究是极其重要的,因为它可以制造高度定制的半导体器件,精确地用于激子-极化凝结和超流体的研究。
在新微腔的设计、制造和光学表征中获得的知识现在将应用于在原子薄半导体单层中为激子极化激元创建优化的宿主结构。
设计、理论和表征是由澳大利亚国立大学与日本理化学研究所合作完成的,而纳米制造是由莫纳什大学的FLEET研究人员完成的。Eliezer Estrecho与Würzburg大学的中心合作伙伴进行了为期两个月的培训,使他能够在澳大利亚国立大学领导这个项目。
合作舰队人员:
•以利以谢海峡,阿奴
•埃琳娜Ostrovskaya,阿奴
•Qiaoliang保莫纳什大学
•Tinghe Yun,莫纳什大学
FLEET的研究主题2:激子超流体
FLEET追求三个研究主题,开发电流可以以接近零电阻流动的系统,以寻找超低能量电子产品。
FLEET的第二个研究主题是使用一种被称为超流体的量子态来实现电流流动,同时将浪费的能量耗散最小化。
在超流体中,量子统计禁止散射,这意味着载流子可以无阻力地流动。
超流体是一种量子态,其中所有粒子以相同的动量流动,没有能量损失给其他运动。粒子和准粒子,包括激子和激子极化激子,都可以形成超流体。
主题2研究人员正在寻求以下三种方法来创建超流体流动:
- 原子薄材料中的激子-极化子玻色子凝聚
- 拓扑保护激子-极化子流
- 双层材料中的激子超流体
如果激子超流体装置要成为一种可行的、低能量的传统电子装置的替代品,它们必须能够在室温,没有能源密集型的冷却。因此,FLEET寻求在室温下实现超流体流动,这可以通过使用原子薄的半导体作为超流体的介质来实现。
欲了解更多信息:
- Elena Ostrovskaya教授,研究主题2负责人,首席研究员elena.ostrovskaya@anu.edu.au
- 舰队研究主题2新闻
- 埃罗尔·亨特舰队通讯协调员media@FLEET.org.au
- 澳大利亚国立大学BEC研究小组polaritonbec.org
- @FLEETCentre
报价
“激子-极化子研究正在世界范围内进入最活跃和最令人兴奋的阶段”Elena Ostrovskaya教授说

