Exciton-polariton

Inom fysiken är Exciton -polariton en typ av polariton ; en hybrid ljus och materiel quasipartikel som uppstår från den starka kopplingen av de elektromagnetiska dipolära oscillationerna av excitoner (antingen i bulk- eller kvantbrunnar ) och fotoner . Eftersom ljusexcitationer observeras klassiskt som fotoner , som är masslösa partiklar, har de därför inte massa , som en fysisk partikel. Denna egenskap gör dem till en kvasipartikel .

Teori

Kopplingen av de två oscillatorerna, fotonlägen i den optiska halvledarmikrokaviteten och excitoner i kvantbrunnarna, resulterar i energiantikorsning av de nakna oscillatorerna , vilket ger upphov till de två nya normala lägena för systemet, kända som den övre och nedre polaritonen resonanser (eller grenar). Energiskiftet är proportionellt mot kopplingsstyrkan (beroende t.ex. på fältet och polarisationsöverlappningar). Den högre energin eller övre moden (UPB, övre polaritongren) kännetecknas av att foton- och excitonfälten oscillerar i fas, medan LPB-läget (nedre polaritongren) kännetecknas av att de oscillerar med fasopposition. Mikrokavitetsexciton–polaritoner ärver vissa egenskaper från båda sina rötter, såsom en ljuseffektiv massa (från fotoner) och en förmåga att interagera med varandra (från de starka excitonolinjäriteterna) och med miljön (inklusive de inre fononerna , som ger termalisering och utkoppling genom strålningsförluster). I de flesta fall är växelverkan frånstötande, åtminstone mellan polaritonkvasi-partiklar av samma spinntyp (interaktioner inom spinn) och olinjäritetstermen är positiv (ökning av total energi, eller blåskiftning, vid ökande densitet).

Nyligen mätte forskare långväga transporten i organiskt material kopplat till optiska mikrohåligheter och visade att exciton-polaritoner utbreder sig över flera mikroner.

Andra funktioner

Polaritoner kännetecknas också av icke-paraboliska energi - momentdispersionsrelationer , som begränsar giltigheten av den paraboliska effektiva massan till ett litet område av momenta . De har också en spin -frihetsgrad, vilket gör dem till spinoriala vätskor som kan upprätthålla olika polarisationstexturer . Exciton-polaritoner är sammansatta bosoner som kan observeras för att bilda Bose-Einstein-kondensat och upprätthålla polaritonsuperfluiditet och kvantvirvlar och förväntas bli aktuella för nya tekniska tillämpningar. Många experimentella arbeten fokuserar för närvarande på polaritonlasrar , optiskt adresserade transistorer , icke-linjära tillstånd som solitoner och chockvågor, långdistanskoherensegenskaper och fasövergångar, kvantvirvlar och spinoriala mönster. Modellering av exciton-polaritonvätskor bygger huvudsakligen på användningen av GPE ( Gross–Pitaevskii-ekvationer ) som är i form av olinjära Schrödinger-ekvationer .

Se även

externa länkar