尽管范德华(vdW)过渡金属硫族化合物(TMDs)中的激子-极化激元行为已经得到了广泛研究,但实现对这些极化激元的电学调控仍然是一项重大挑战。特别是,对多种极化激元态的操控以及对极化激元屏蔽效应的调节,是推动极化激元学(polaritonics)迈向实际应用的关键难题。
我们近期在分布式布拉格反射镜(DBR)微腔中,将 n 型单层 MoS₂ 限域后,成功识别并实现了对多种极化激元态的电学调控。通过引入透明石墨烯栅电极以及六方氮化硼(hBN)绝缘层,我们实现了:
i)在低栅压下形成具有明显下极化激元支(LPB)和上极化激元支(UPB)的三激子极化激元(trion polaritons);
ii)在中等栅压下观察到 LPB–UPB 配对现象,表明体系中存在强耦合作用;
iii)在高栅压下形成复杂极化激元(CPB),其来源于极化激元屏蔽效应。
我们计划进一步研究不同温度条件下的栅控极化激元工程,以验证利用光学方法在固态体系中实现Bose–Einstein Condensation(BEC)的可能性。具体研究目标包括:
i)研究温度依赖的 BEC 相变行为,以确定发生凝聚的临界温度;
ii)增强对极化激元屏蔽效应的调控能力,从而操控多种极化激元态之间的相互作用;
iii)开发器件级 BEC 演示平台,为可扩展的基于极化激元的量子计算架构奠定基础。
如果能够成功实现室温下的器件级玻色–爱因斯坦凝聚,这将成为量子计算和光计算领域的革命性突破。该成果有望推动量子信息处理技术的发展,为低功耗、超高速、高效率的光计算器件提供一种全新的实现路径。
