近日，《物理評(píng)論快報(bào)》(PhysicalReview Letters)在線發(fā)表了物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院何軍教授研究團(tuán)隊(duì)在二維半導(dǎo)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(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)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(dǎo)體在高激發(fā)態(tài)下，高密度激子可能會(huì)引發(fā)新奇的物態(tài)相變。例如，激子氣態(tài)可能經(jīng)歷激子-莫特相變，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮?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(fā)態(tài)的載流子物相與常規(guī)激子氣相在光學(xué)性質(zhì)上有顯著不同，但通常僅可在低溫下實(shí)現(xiàn)。然而，二維半導(dǎo)體由于其較大的激子結(jié)合能和弱介電屏蔽效應(yīng)，使得這些激發(fā)態(tài)載流子的相變有可能在室溫下發(fā)生。因此，二維半導(dǎo)體為探索不同激發(fā)態(tài)物相下獨(dú)特的光-物質(zhì)相互作用提供了理想平臺(tái)，同時(shí)也使得這些物相特有的光學(xué)性質(zhì)有望應(yīng)用到光電器件中。
 

　　何軍教授團(tuán)隊(duì)利用少層WS2，首次證明了在二維半導(dǎo)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(fā)輻射現(xiàn)象(ASE)。該工作建立了二維半導(dǎo)體中隨激發(fā)載流子密度變化的光學(xué)介電響應(yīng)模型，并準(zhǔn)確再現(xiàn)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(fā)光特征。結(jié)合空間分辨光譜，揭示了二維半導(dǎo)體中簡(jiǎn)并EHP相中載流子之間的強(qiáng)多體量子相互作用是實(shí)現(xiàn)ASE的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。此項(xiàng)工作為二維半導(dǎo)體高激發(fā)態(tài)非平衡態(tài)物相中的光物質(zhì)相互作用和多體作用提供了新的見解，并為利用高激發(fā)態(tài)激子相變開發(fā)先進(jìn)光電子器件開辟了新的道路。