博士生吴彪在国际权威期刊Advanced Functional Materials上发表论文

      近日，课题组成员吴彪同学在刘老师的指导下，以第一作者在国际权威期刊Advanced Functional Materials(影响因子：19.0)上发表题为 “Optical Microcavity-Induced Moiré Exciton Localizationin Twisted WSe₂ Homobilayer ”(光学微腔诱导转角WSe₂超晶格莫尔激子的局域化特性)的实验论文。

图：光学微腔诱导转角WSe₂超晶格莫尔激子的局域化特性

          二维莫尔电子超晶格为操控量子材料提供了多功能平台，利用其空间变化的原子排列来修改电子结构，导致平坦的电子迷你带的出现、增强的电子相互作用以及新型量子现象的发生。最近的实验研究报道了在基于TMDs的莫尔超晶格中发现了莫尔激子局域化的信号。莫尔电子超晶格具有诱导周期性限制势和捕获层间/层内激子的能力，导致莫尔激子阵列的形成。这种现象为设计量子发射体和进行多体物理量子模拟提供了独特的机会。虽然现有的控制莫尔激子的策略主要集中在扭转角度、晶格失配和堆叠层数上，但莫尔激子的实际应用受到了大多数研究中观察到的信号通常较弱的阻碍。然而，一个未被探索的途径在于莫尔电子超晶格与光学微腔的相互作用。光学微腔结构能够在莫尔电子超晶格中诱导应变并放大电磁场，有望产生更局部化的莫尔激子和更深的莫尔势。

         本研究涉足此未曾探索的领域，重点研究了位于SiO₂(285 nm)/Si衬底上的光学微腔上的小扭转角WSe₂同质双层超晶格。通过对低温PL光谱的细致检查，我们的发现揭示了Edge-THB PL光谱中的明显特征，表明与THB/Si相比，莫尔激子的莫尔势更深，莫尔激子的局部化效应更强。这些现象归因于光学微腔结构对莫尔电子超晶格的应变和电磁场的增强的协同作用。进一步探索温度相关的PL光谱揭示了随着温度升高，莫尔激子逐渐消失的现象，与先前报道的莫尔激子现象一致。此外，Edge-THB的角分辨光谱分析揭示了莫尔激子的线性偏振，归因于光学微腔结构在莫尔电子超晶格中诱导的局部应变。该研究还延伸到Edge-THB的磁光PL光谱，允许确定分裂峰的Landé g因子。实验测量和拟合计算得出了一个平均g因子为-7.9 ± 0.8，与先前报道的R型莫尔电子超晶格的结果非常接近。这一收敛提供了坚实的证据，证实了莫尔激子的存在。所呈现的结果为精确控制光学微腔内莫尔势提供了宝贵的见解，为探索新的引人注目的强相关量子现象开辟了途径。

文章链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202402493

学校新闻报道：

Comments:

  The research on "Optical Microcavity-Induced Moiré Exciton Localization in Twisted WSe₂ Homobilayer" sheds light on the fascinating interplay between moiré superlattices and optical microcavities, revealing a deeper understanding of quantum material manipulation. By investigating a WSe₂ homobilayer positioned on optical microcavities, the study uncovers enhanced localization of moiré excitons and deeper moiré potential at the edge of the optical cavity. This phenomenon is attributed to the combined effects of strain induced by the optical microcavity structure and the amplification of the electromagnetic field. The validation of moiré excitons through comprehensive analyses, including temperature-dependent PL spectra and circularly polarized PL spectra, further solidifies the findings. These insights not only advance our understanding of moiré superlattice dynamics but also open doors to potential applications in quantum technologies.