Ingénierie du couplage lumière-matière dans des microcavités optiques à base de TMD: des excitons libres aux superréseaux de Moiré – MoirePlusPlus

Les excitons dans les dichalcogénures de métaux de transition (TMDs) présentent de grandes énergies de liaison excitoniques et de grandes forces d'oscillateur. Ils dominent ainsi les propriétés optiques des monocouches de TMDs. Dans le cas des superréseaux de Moiré, formés en empilant deux monocouches de TMDs avec des paramètres de maille différents ou en tournant un réseau par rapport à l'autre, les électrons et les trous qui forment les excitons peuvent se retrouver dans la même monocouche ou dans deux monocouches différentes. Dans le premier cas ils forment des excitons intracouche (comme dans les monocouches) alors que dans le deuxième ils forment des excitons intercouche. Ces deux types d'excitons présentent des propriétés très différentes, puisque les excitons intracouche ont des énergies de liaison et des forces oscillateurs très grandes, alors que les intercouche ont des durées de vies beaucoup plus longues et un moment dipolaire permanent, ce qui permet de les contrôler grâce à un champ électrostatique.
Par ailleurs, aussi bien dans les monocouches de TMDs que dans les superréseaux de Moiré, les excitons se couplent à la lumière ce qui permet de les sonder de façon optique et, encore plus intéressant, de les manipuler et d'interagir avec eux à travers des faisceaux optiques.
Les objectives de Moiré++ sont d’explorer la physique et le potentiel technologique des TMDs introduits dans des cavités optiques, et de contrôler le couplage lumière-matière au sein de ces systèmes. Nous traiterons ces deux objectifs aussi bien d'un point de vue technologique (en introduisant des TMDs dans des microcavités à grande facteur de qualité) que d'un point de vue fondamental (en étudiant, par exemple, le régime de blocage polaritonique).