論文の概要: Polariton-Based Room Temperature Quantum Phototransistors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.11234v1
• Date: Sat, 17 Feb 2024 09:48:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-20 22:22:10.949677
• Title: Polariton-Based Room Temperature Quantum Phototransistors
• Title（参考訳）: ポラリトン系室温量子フォトトランジスタ
• Authors: Jhuma Dutta (1), Pooja Bhatt (1), Kuljeet Kaur (1), Daniel E. G\'omez (2) and Jino George (1) ((1) Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Mohali, (2) School of Science, RMIT University, Melbourne)
• Abstract要約: 強い光-物質結合は、光と物質が結合してハイブリッド状態を生成する量子過程である。 ドナー・アクセプターの組み合わせを用いて、ラビ振動によるエネルギー伝達が可能な量子フォトトランジスタを作製した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Strong light-matter coupling is a quantum process in which light and matter are coupled together, generating hybridized states. This is similar to the notion of molecular hybridization, but one of the components is light. Here, we utilized the idea and prepared quantum phototransistors using donor-acceptor combinations that can transfer energy via Rabi oscillations. As a prototype experiment, we used a cyanine J-aggregate (TDBC; donor) and MoS2 monolayer (acceptor) in a field effect transistor cavity and studied the photoresponsivity. The energy migrates through the newly formed polaritonic ladder, and the relative efficiency of the device is nearly seven-fold at the ON resonance. Further, the photon mixing fraction is calculated for each independent device and correlated with energy transfer efficiency. In the strongly coupled system, newly formed polaritonic states reshuffle the probability function. A theoretical model based on the time dependent Schr\"odinger equation is also used to interpret the results. Here, the entangled light-matter states act as a strong channel for funnelling the energy to the MoS2 monolayer, thereby boosting its ability to show the highest photoresponsivity at ON-resonance. These experimental findings and the proposed model suggest novel applications of strong light-matter coupling in quantum materials.
• Abstract（参考訳）: 強い光-物質結合は、光と物質が結合してハイブリッド状態を生成する量子過程である。 これは分子ハイブリダイゼーションの概念に似ているが、その構成要素の1つは光である。 ここでは、ドナーとアクセプターの組み合わせを使って、ラビ振動によってエネルギーを伝達できる量子フォトトランジスタのアイデアと準備を行った。 試作実験では、電界効果トランジスタキャビティにシアニンJ凝集体(TDBC, ドナー)とMoS2単層(アクセプター)を用い、光応答性を検討した。 エネルギーは新たに形成された分極子を移動し、装置の相対効率はオン共鳴でほぼ7倍になる。 さらに、独立装置毎に光子混合率を算出し、エネルギー移動効率と相関させる。 強結合系では、新しく形成された分極状態が確率関数を再シャッフルする。 時間依存schr\"odinger方程式に基づく理論モデルは、結果の解釈にも用いられる。 ここで、絡み合った光マター状態は、MoS2単層にエネルギーを伝達する強いチャネルとして作用し、ON共鳴において最も高い光応答性を示す能力を高める。 これらの実験結果と提案モデルは、量子材料における強い光・物質結合の新しい応用を示唆している。

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