Forskere observerer et spændende Bloch-Siegert-skifte i kvanteprikker

En forskergruppe ledet af prof. Wu Kaifeng og Zhu Jingyi fra Dalian Institute of Chemical Physics ved det kinesiske videnskabsakademi rapporterede for nylig observationen af ​​et excitonisk Bloch-Siegert-skift i CsPbI₃ perovskite quantum dots (QD'er), som fremmer den nuværende grundlæggende forståelse for sammenhængende lys-stof-interaktion i lavdimensionelle faststofmaterialer.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Nature Communications den 22. september.

Sammenhængende vekselvirkning mellem et to-niveau system og et periodisk lysfelt indeholder både co- og modroterende bølgedele, som svarer til henholdsvis den såkaldte optiske Stark-effekt og Bloch-Siegert shift. At observere sidstnævnte har altid været udfordrende, ikke kun fordi det er svagt, men det er ofte ledsaget af et meget stærkere Stark-skifte.

I denne undersøgelse rapporterede forskerne om et stærkt eksitonisk Bloch-Siegert-skift i CsPbI₃ perovskit QD'er ved stuetemperatur. Båndstrukturen og spin-orbit-koblingen af ​​dette materiale førte til spin-selektive kvasipartikel-overgangsregler, analogt med dal-selektiviteten i overgangsmetal-dichalcogenider (TMD'er), hvilket giver en ny legeplads til at teste excitoniske effekter på den optiske Stark-effekt og Bloch-Siegert skifte.

Det er vigtigt, at i modsætning til TMD'er, hvis excitoniske interaktion afhang følsomt af deres underliggende substrater, potentielt ansvarlige for forskellen i de ovennævnte undersøgelser af TMD'er, var den excitoniske interaktion i disse kolloide QD'er deterministisk stærk, da de var ensartet omgivet af lavt brydningsindeks organiske ligander og opløsningsmidler.

Forskerne fandt ud af, at ved at kontrollere lysets helicitet kunne de stort set begrænse den optiske Stark-effekt og Bloch-Siegert-skift til forskellige spin-overgange, især når pumpelyset blev indstillet fra synligt til infrarødt, hvilket opnåede et Bloch-Siegert-skift så stærkt som fire meV.

Forholdet mellem Bloch-Siegert- og optiske Stark-skift viste sig at være systematisk højere end det, der blev forudsagt af kvasipartikelbilledet ved 12 forskellige pumpebølgelængder. Ved at redegøre for de co- og modroterende Floquet-tilstande af jord-, exciton- og biexcitontilstande, reproducerede de de eksperimentelle observationer kvantitativt med en biexciton-bindingsenergi på 65 meV.

"Vores nye model skildrer et samlet fysisk billede af samspillet mellem den optiske Stark-effekt, biexcitoniske optiske Stark-effekt og Bloch-Siegert-skifte i lavdimensionelle materialer, der viser stærke mange-krops-interaktioner," sagde prof. Wu. + Udforsk yderligere

Ny måde at justere elektroniske energiniveauer på kan føre til valleytronic-enheder