[发明专利]一种测量双层石墨烯薄膜体系中声子-激子耦合强度的方法

说明书

一种测量双层石墨烯薄膜体系中声子‑激子耦合强度的方法，其特征在于：包括以下步骤；1)用频率为ωsubgt;pu/subgt;的强泵浦光Esubgt;pu/subgt;和频率为ωsubgt;pr/subgt;的弱探测光Esubgt;pr/subgt;共同作用在双层石墨烯薄膜上，使得电子与振动模之间产生可调谐的参数耦合；2)将四波混频表达式进行数值化演算；调节激发波长、泵浦强度、泵浦‑探测失谐量，从而得到四波混频信号随这些参量的动态演化图；在得到的双峰结构四波混频谱中；两峰的间距大小等于声子‑激子耦合强度的2倍。本发明的方法可以方便地确定双层石墨烯薄膜体系中声子‑激子耦合强度，为人们对双层石墨烯体系内部物理机制的深入研究提供依据。

技术领域

本发明涉及一种测量双层石墨烯薄膜体系中声子-激子耦合强度的方法。

背景技术

单层二维石墨烯薄膜是一种没有能隙且具有线性能量分布的半导体。这个特性赋予了石墨烯薄膜良好的导电性。双层石墨烯同样是零缝隙半导体，它具有抛物线能量分布特性，拥有更强的载流子迁移率。国内外许多学者围绕双层石墨烯薄膜的性质开展了系列研究。2007年，巴西的L.M.Malard教授等人提出了用拉曼散射来探测双层石墨烯的电子结构。2010年，美国加州大学伯克利分校的Wang Feng教授等人报道了双层石墨烯体系中多体Fano共振行为[2]。有学者在室温下观察双层石墨烯体系中具有长自旋弛豫时间[3]。朱卡的教授等人指出垂直于双层石墨烯薄膜平面的法向电场可以打破其对称性，从而改变其电子和振动特性，导致电子带隙开放。因此，离散的声子和电子-空穴激子(简称激子)可以通过声子与电子态的相互作用进行耦合，进而产生了一个新的杂化声子系统[4]。然而，体系中声子与激子的耦合强度却难以直接计算，在一定程度上限制了人们对双层石墨烯体系内部物理机制的深入研究。因此，提出一种可以测量声子与激子耦合强度的方法十分必要。

[1]L.M.Malard,J.Nilsson,D.C.Elias,J.C.Brant,F.Plentz,E.S.Alves,A.H.Castro Neto,and M.A.Pimenta，Probing the electronic structure of bilayergraphene by Raman scattering,Physics Review B 76(20),201401(R)(1-4),2007.

[2]Tsung-TaTang,Yuanbo Zhang,Cheol-Hwan Park,Baisong Geng,CaglarGirit,Zhao Hao,Michael C.Martin,Alex Zettl1,Michael F.Crommie1,StevenG.Louie,Y.Ron Shen and Feng Wang,A tunable phonon–exciton Fano systeminbilayer grapheme,NatureNanotechnology.5,32-36(2010).

[3]T.-Y.Yang,J.Balakrishnan,F.Volmer,A.Avsar,M.Jaiswal,J.Samm,S.R.Ali,A.Pachoudeng,M.Popinciuc,G.Güntherodt,B.Beschoten,and B.Observation oflong spin-relaxation times in bilayer graphemeatroomtemperature,Physics ReviewLetters 107(4),047206(1-4)(2011).

[4]Wenhao Wu,Kadi Zhu,Nonlinear coherent optical responses oftunableoptomechanical systembased on abilayer grapheme,Optics Communications 342(2015)199–203.

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种测量双层石墨烯薄膜体系中声子-激子耦合强度的方法。