在多层GaSe结构中，利用热电子-空穴等离子体实现巨型多光子发光及能带重整化现象

《Advanced Optical Materials》：Giant Multiphoton Luminescence and Band Renormalization with Hot Electron–Hole Plasma in Multilayer GaSe

高效光致发光的多层GaSe通过上转换机制避免热损伤，实验和理论表明其具有高达8光子的高阶上转换特性，并观测到PL峰红移约40 meV（对应带宽的2%）和光谱展宽至原2倍，归因于激子-空穴等离子体。时间分辨光谱揭示等离子体向激子态的快速转变（58 ps），为设计超快光子调制器和非线性光学器件奠定微观机制基础。

　　

摘要

层状半导体的高效光致发光（PL）对于推动下一代光子器件的发展至关重要。然而，热效应引起的损伤通常会阻碍其在生物传感和成像等实际应用中的使用。本文报道了多层GaSe的上转换光致发光现象，该现象能够规避热损伤。首次在多层GaSe中观察到了高阶多光子（最多8光子）光致发光现象。实验和理论结果均显示，光致发光峰的位置随功率的增加而红移（约40 meV，相当于带隙的2%），同时光致发光光谱的半高宽也显著增加（约2倍），这些现象归因于热电子-空穴等离子体的存在。时间分辨的光致发光实验揭示了载流子弛豫的多阶段过程，表明从热电子-空穴等离子体到激子态的转变速度极快（约58 ps）。这一发现表明，热电子-空穴等离子体工程是调控III-VI族硫属化合物中光致发光过程的关键机制。此外，还研究了波长依赖性的双光子和三光子光致发光光谱。这些结果建立了将热电子-空穴等离子体动力学与宏观光电现象联系起来的微观框架，为基于二维层状半导体的超快光子调制器和非线性光学器件的设计提供了重要见解。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。