莫尔光⼦学和光电⼦学

作者: 杜罗军特聘研究员、张⼴宇研究员、⻩智恒博⼠、王枫教授、孙志培教授

来源: Science

发布日期: 2023-04-01 16:52:11

中国科学院物理研究所等机构的研究人员在Science上发表关于莫尔光⼦学和光电⼦学的综述⽂章,总结了该领域的最新进展和未来发展方向,强调了莫尔超晶格在光⼦学和光电⼦学中的重要性及其潜在的技术应用。

近⽇,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中⼼杜罗军特聘研究员、张⼴宇研究员、⻩智恒博⼠、美国加州⼤学伯克利分校王枫教授和芬兰阿尔托⼤学孙志培教授等应邀在学术期刊Science上发表题为“Moiré photonics and optoelectronics”的综述⽂章。

该⽂章系统总结了莫尔光⼦学和光电⼦学最新进展,⽐如莫尔激⼦、莫尔极化⼦、莫尔激光、量⼦光源、对称性破缺光电⼦学等,同时也展望了相关研究领域未来需要解决的挑战、可能的研究⽅向及应⽤前景。

莫尔超晶格是⼀个新兴的⼈⼯量⼦系统,为能带调控、光和物质相互作⽤,以及全新的物理现象和器件架构提供了⼴泛的可能。例如,莫尔超晶格中形成的平带可极⼤增强电⼦关联相互作⽤,导致众多新奇的拓扑和关联电⼦态:莫特绝缘态、铁电序、魏格纳晶态、⾮常规超导和轨道磁性等。

莫尔超晶格与光相互作⽤为各种引⼈⼊胜的光⼦学和光电⼦学的发展注⼊了众多机遇。

2019年初,国际上四个课题组分别独⽴在Nature上发表⽂章,从实空间和动量空间的⻆度分别阐明了莫尔超晶格对激⼦的影响,并激发了科学⼯作者对莫尔光⼦学和光电⼦学的巨⼤兴趣。在过去不到5年的时间⾥,⼈们以前所未有的速度⻅证了丰富多彩的莫尔光⼦学和光电⼦学特性,包括莫尔集体激发、莫尔极化⼦、莫尔关联电⼦态相关的光⼦学、强中红外响应、可调⾮线性体光伏效应、⽚上智能红外传感等。

莫尔超晶格为光与物质相互作⽤、光⼦学和光电⼦学提供全新量⼦维度,将为未来技术应⽤奠定科学基础。中国科学院物理研究所杜罗军特聘研究员、张⼴宇研究员与国际合作者系统性地总结了莫尔光⼦学和光电⼦学最近进展。

⽂章⾸先讨论了莫尔超晶格的制备和可视化表征⽅法,然后重点阐述了莫尔超晶格所带来的新奇光⼦学(如莫尔束缚的零维激⼦、共振杂化激⼦、量⼦光源、⼤量⼦⾮线性的莫尔极化⼦),以及光电⼦学(如中红外光探测、单光⼦探测、对称性破缺光电⼦学),并对莫尔光⼦学和光电⼦学领域在未来需要解决的挑战和可能的研究⽅向做出展望。

该⽂指出,最近令⼈眼花缭乱的⼀系列成果表明,⽬前我们还只看到莫尔光⼦学和光电⼦学的冰⼭⼀⻆,未来还会有更多的惊喜出现。莫尔光⼦学和光电⼦学时代即将开启。

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