Large Optical Nonlinearity of the Two-Dimensional Exciton States at a Stacking Fault Interface in BiI3

Authors


  • Sumiyoshi-ku, Osaka 558, Japan.

Abstract

The optical Stark effect of an exciton system localized at a stacking fault (stacking fault excitons, SFE) in BiI3 crystals is presented. The SFE states show three very sharp absorption lines called R, S, and T. The excitation laser frequency dependence of the peak shift of the absorption line T is observed in a wide frequency range covering the three SFE states. The peak shift can be seen even for far off-resonance excitation, and shows drastic change for the on-resonance excitation of R, S, and T states. This behaviour can be explained by a “dressed exciton” model. The excitation intensity dependence of the peak shift manifests a very large nonlinear optical polarizability of the SFE system.

Abstract

L'effet Stark optique est présenté pour un système du exciton lié au défaut d'empilement (stacking fault exciton, SFE) dans les cristaux BiI3. Les états SFE montrent trois lignes d'absorption très étroites qui s'appellent R, S et T. La dépendance du déplacement de pic de la ligne T à la fréquence du laser exciteur a été observée dans le domaine étendu de la fréquence qui couvre tous les trois états SFE. Le déplacement de pic, qu'on peut observer měme pour l'excitation bein loin de résonance, varie fortement pour l'excitation en résonance à R. Il est capable d'expliquer ce phenomène par un modèle de „l'exciton větu”. La dépendance du déplacement de pic à l'intensitè d'excitation montre une très grande polarisabilité optique non-linéaire du systéme SFE.

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