【儀表網 研發快訊】近日，《物理評論快報》(PhysicalReview Letters)在線發表了物理科學與技術學院何軍教授研究團隊在二維半導體激子相變物理的最新研究成果，并被選為封面文章和Editor’s suggestion。文章題目為“Room Temperature Amplified Spontaneous Emission in Two-dimensional WS2beyond Exciton Mott Transition”。武漢大學物理科學與技術學院為第一署名單位和通訊單位，博士生徐琰為論文第一作者，何軍教授和于藝羚研究員為通訊作者。
 

　　半導體在高激發態下，高密度激子可能會引發新奇的物態相變。例如，激子氣態可能經歷激子-莫特相變，轉變為電子-空穴等離子體(EHP)，而在更高密度和低溫下，這些載流子可以凝聚成電子-空穴液體(EHL)相。這些不同激發態的載流子物相與常規激子氣相在光學性質上有顯著不同，但通常僅可在低溫下實現。然而，二維半導體由于其較大的激子結合能和弱介電屏蔽效應，使得這些激發態載流子的相變有可能在室溫下發生。因此，二維半導體為探索不同激發態物相下獨特的光-物質相互作用提供了理想平臺，同時也使得這些物相特有的光學性質有望應用到光電器件中。
 

　　何軍教授團隊利用少層WS2，首次證明了在二維半導體中，室溫下，由激子-莫特相變生成的電子-空穴等離子體(EHP)中的放大自發輻射現象(ASE)。該工作建立了二維半導體中隨激發載流子密度變化的光學介電響應模型，并準確再現了法布里-珀羅腔中懸空雙層WS2在不同電子-空穴物相下的發光特征。結合空間分辨光譜，揭示了二維半導體中簡并EHP相中載流子之間的強多體量子相互作用是實現ASE的關鍵驅動力。此項工作為二維半導體高激發態非平衡態物相中的光物質相互作用和多體作用提供了新的見解，并為利用高激發態激子相變開發先進光電子器件開辟了新的道路。