Superfluorescence from lead halide perovskite quantum dot superlattices

去相 超晶格 量子点 激子 物理 激发 光发射 光子 钙钛矿(结构) 原子物理学 光电子学 凝聚态物理 化学 量子力学 结晶学
作者
Gabriele Rainò,Michael A. Becker,Maryna I. Bodnarchuk,Rainer F. Mahrt,Maksym V. Kovalenko,Thilo Stöferle
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:563 (7733): 671-675 被引量:536
标识
DOI:10.1038/s41586-018-0683-0
摘要

An ensemble of emitters can behave significantly different from its individual constituents when interacting coherently via a common light field. After excitation, collective coupling gives rise to an intriguing many-body quantum phenomenon, resulting in short, intense bursts of light: so-called superfluorescence. Because it requires a fine balance of interaction between the emitters and their decoupling from the environment, together with close identity of the individual emitters, superfluorescence has thus far been observed only in a limited number of systems, such as atomic and molecular gases and semiconductor crystals, and could not be harnessed for applications. For colloidal nanocrystals, however, which are of increasing relevance in a number of opto-electronic applications, the generation of superfluorescent light was precluded by inhomogeneous emission broadening, low oscillator strength, and fast exciton dephasing. Using caesium lead halide (CsPbX3, X = Cl, Br) perovskite nanocrystals that are self-organized into highly ordered three-dimensional superlattices allows us to observe key signatures of superfluorescence: red-shifted emission with more than ten-fold accelerated radiative decay, extension of the first-order coherence time by more than a factor of four, photon bunching, and delayed emission pulses with Burnham-Chiao ringing behaviour at high excitation density. These mesoscopically extended coherent states can be employed to boost opto-electronic device performances and enable entangled multi-photon quantum light sources.
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