Skip to content
Home » Onderzoekers observeren excitonische Bloch-Siegert-verschuiving in kwantumstippen

Onderzoekers observeren excitonische Bloch-Siegert-verschuiving in kwantumstippen

    Onderzoekers observeren excitonische Bloch-Siegert-verschuiving in kwantumstippen
    Onderzoekers observeren excitonische Bloch-Siegert-verschuiving in kwantumstippen

    Karakterisering van CsPbI3 QD’s. a Een representatieve transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) afbeelding. b Steady-state absorptiespectrum, met de band-edge-excitonpiek bij ~ 1,98 eV. c Breedband transiënte absorptie (TA) spectra met verschillende vertragingstijden, gepompt bij 2,64 eV (470 nm), met verwaarloosbare foto-geïnduceerde absorptie in het nabij-infraroodgebied. Inzet is een schema dat de verboden aard van de intra-CB-overgang van band-edge spin-orbit-afsplitsingstoestanden naar hogere energie lichte en zware elektronentoestanden laat zien. Credit: Natuurcommunicatie (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-33314-9

    Een onderzoeksgroep onder leiding van Prof. Wu Kaifeng en Zhu Jingyi van het Dalian Institute of Chemical Physics van de Chinese Academie van Wetenschappen rapporteerde onlangs de waarneming van een excitonische Bloch-Siegert-verschuiving in CsPbI3 perovskiet-kwantumdots (QD’s), die het huidige fundamentele begrip voor coherente licht-materie-interactie in laagdimensionale vastestofmaterialen bevorderen.


    De studie is gepubliceerd in Natuurcommunicatie op 22 september.

    Coherente interactie tussen een systeem met twee niveaus en een periodiek lichtveld bevat zowel co- als contra-roterende golfdelen, die respectievelijk overeenkomen met het zogenaamde optische Stark-effect en Bloch-Siegert-verschuiving. Het observeren van dit laatste is altijd een uitdaging geweest, niet alleen omdat het zwak is, maar het gaat vaak gepaard met een veel sterkere Stark-verschuiving.

    In deze studie rapporteerden de onderzoekers een sterke excitonische Bloch-Siegert-verschuiving in CsPbI3 perovskiet QD’s bij kamertemperatuur. De bandstructuur en spin-baankoppeling van dit materiaal leidden tot spin-selectieve quasi-deeltjesovergangsregels, analoog aan de vallei-selectiviteit in overgangsmetaaldichalcogeniden (TMD’s), waardoor een nieuwe speelplaats werd geboden om excitonische effecten op het optische Stark-effect te testen en Bloch-Siegert-verschuiving.

    Belangrijk is dat, in tegenstelling tot TMD’s waarvan de excitonische interactie gevoelig afhing van hun onderliggende substraten, mogelijk verantwoordelijk voor de ongelijkheid in de bovengenoemde studies van TMD’s, de excitonische interactie in deze colloïdale QD’s deterministisch sterk was, omdat ze uniform waren omgeven door een lage brekingsindex organische liganden en oplosmiddelen.

    De onderzoekers ontdekten dat door de lichthelicity te beheersen, ze het optische Stark-effect en de Bloch-Siegert-verschuiving grotendeels konden beperken tot verschillende spin-overgangen, vooral wanneer het pomplicht was afgestemd van zichtbaar naar infrarood, waardoor een Bloch-Siegert-verschuiving zo sterk als vier meV.

    De verhouding tussen de Bloch-Siegert- en optische Stark-verschuivingen bleek hoger te zijn dan voorspeld door het quasi-deeltjesbeeld bij 12 verschillende pompgolflengten. Door rekening te houden met de co- en contra-roterende Floquet-toestanden van grond-, exciton- en bi-excitontoestanden, reproduceerden ze kwantitatief de experimentele waarnemingen met een bi-excitonbindingsenergie van 65 meV.

    “Ons nieuwe model geeft een uniform fysiek beeld weer van het samenspel tussen het optische Stark-effect, het bi-excitonische optische Stark-effect en de Bloch-Siegert-verschuiving in laagdimensionale materialen die sterke interacties tussen veel lichamen vertonen”, zei prof. Wu.


    Nieuwe manier om elektronische energieniveaus af te stemmen kan leiden tot valleytronic-apparaten


    Informatie:
    Yuxuan Li et al, Excitonic Bloch-Siegert-verschuiving in CsPbI3 perovskiet kwantumpunten, Natuurcommunicatie (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-33314-9

    Geleverd door de Chinese Academie van Wetenschappen

    citaat: Onderzoekers observeren excitonische Bloch-Siegert-verschuiving in kwantumstippen (2022, 28 september) opgehaald op 28 september 2022 van https://phys.org/news/2022-09-excitonic-bloch-siegert-shift-quantum-dots.html

    Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.