特拉维夫大学团队在二维半导体激子极化动力学研究取得重大突破

二维层状半导体，如过渡金属二硫属化物（TMDs），因其独特的物理性质，逐渐成为研究的热点。这类材料不受温度的限制，拥有直接能隙，并且能够形成稳定的电子-空穴对，还能展现出Rydberg共振激子跃迁特性，在光电子器件应用方面极具潜力。尽管如此，此前通过脉冲整形直接控制TMDs相干极化动力学的研究却相对较少，传统的研究技术存在着一定的局限性，而脉冲整形技术的引入为该领域提供了全新的控制维度。

在本次研究中，研究人员在常规环境下巧妙地运用亚10fs脉冲整形器，借助基于空间光调制器（SLM）的装置展开了一系列实验。该装置能够将超宽带脉冲进行分散，并对光谱相位进行精确整形，经过滤波后的脉冲聚焦到单层WSe₂样品上。实验过程中，脉冲与样品之间不仅发生了线性相互作用，还产生了和频产生（SFG）和四波混频（FWM）等非线性相互作用。研究人员通过定制多量子路径干涉，成功使四波混频增强了2.6倍，这一成果有力地证明了可以利用脉冲整形抵消时间色散，从而实现非线性增强，并且还能够选择性地激发1s和2s态。通过测量不同相位函数下的FWM光谱信号，研究人员发现激子-激子间的相互作用才是主导非线性响应的关键因素，而非传统认为的泡利阻塞。

特拉维夫大学团队所提出的基于脉冲整形控制二维半导体激子极化动力学的方法，具有极高的应用价值。它不仅能够增强非线性传感，为更精准的探测提供可能；还能压缩宽带光源，提升光源的性能；同时，在实现高效频率转换方面也有着巨大的潜力。这项研究成果为探索凝聚态系统共振现象奠定了坚实的基础，充分展示了脉冲整形在量子态控制和非线性光学过程操控方面的巨大潜力，为先进光电子设备的精确光学控制开辟了全新的途径。

该论文题为“ShapingExcitonPolarizationDynamicsin2DSemiconductorsbyTailoredUltrafastPulses”，发表于《Light:Science&Applications》2025年第14卷第80期。