半导体纳米结构中光与物质量子化相互作用的微观方法:激子、双激子与光子的复杂耦合动力学
该研究团队提出了一个微观且完全量子化的模型,用以研究半导体纳米结构与量子光场之间的相互作用,包括光激发电子与空穴之间的多体库仑相互作用。该工作通过耦合量子光场与单电子-空穴对(激子)及双电子-空穴对(双激子)的动力学,精确描述了库仑多体关联效应和载流子能带色散。基于简化的精确方法,研究人员在Tavis-Cummings框架下研究了与单模双光子量子态相互作用的一维双带系统。通过采用精确相干因子化方案,计算复杂度显著降低,从而实现了数值模拟。该团队还推导了仅包含束缚态1s激子和双激子的简化模型作为对比。模拟结果揭示了显著的单光子与双光子拉比振荡现象,分别对应光子-激子和激子-双激子跃迁。特别值得注意的是,研究发现双激子连续态会显著改变动力学行为,而这种效应无法被仅考虑束缚态的简化模型所捕捉。这些发现强调了建立全面微观模型的重要性,方能准确描述电子多体系统相互作用下的量子光学现象。
