二維過渡金屬硫族化合物中激子-極化激元的研究進展（特邀）

徐哲元，蔣英，潘安練

（1 湖南大學材料科學與工程學院，長沙 410082）

（2 湖南大學物理與微電子科學學院，長沙 410082）

（3 微納結構物理與應用技術湖南省重點實驗室，長沙 410082）

（4 光電集成創新研究院，長沙 410082）

0 引言

隨著摩爾定律逼近其物理極限［1-4］，光電集成芯片因其高速、低功耗等優勢而受到全球科技人員的關注，被認為是突破微電子芯片現有瓶頸的重要研究方向［5-7］。其中，片上可集成激光光源是光電集成芯片的核心元件，開發低功耗且可片上集成的激光光源是實現片上光互連的關鍵環節［8］。當前，研究人員一直在探索實現激光光源低功耗的解決方案與路徑：一方面，從材料和工藝/器件出發，開發新材料和優化工藝是降低器件功耗的有效途經［9-11］；另一方面，從物理的角度出發，在納米尺度上探索光與物質相互作用的新物理新機制被認為是與前者并行的降低功耗的另一條重要途徑。

目前實際應用中的激光光源其運行機制大多基于同樣的激射原理，即要求載流子密度達到一定程度來獲得粒子數反轉以實現激射［12-14］。若能找到一種新的激射機制使其可以突破粒子數反轉這一限制條件，將為低功耗光源器件的研發打開一扇全新的大門。基于玻色-愛因斯坦凝聚（Bose-Einstein Condensation，BEC）的激子-極化激元激光（Exciton-polariton lasers）正是這樣一類激光光源。與常規激光器不同，激子-極化激元的玻色-愛因斯坦凝聚體本身就是一個宏觀量子相干態，因此不需要粒子數反轉來實現相干發射，這使得極化激元激光在低功耗方面具有很大的應用前景，從而成為科學家們研究的焦點。……