随着腔量子电动力学原理和微纳加工、光学操控等实验技术的发展，微纳光子学中光-物质相互作用研究方向与多体关联物理中量子合作行为研究方向正逐步走向相互交叉与融合。这样的交叉融合孕育出许多新奇的物理现象和新兴研究成果。半导体光学微腔中的集体行为作为此类交叉方向的一个新颖分支，兼具多参量多维度操控能力和多样灵活的样品制备集成工艺优势，已成为研究多体量子统计物理，以及在固态体系模拟玻色-爱因斯坦凝聚、超流体等极端物态的一个理想窗口。

谢微研究员课题组将偶极子多体系综的合作辐射特征（超荧光效应）与半导体光学微腔体系的光-物质相干耦合性能相结合，在室温条件下实现了电子-空穴等离子体准费米面处的玻色凝聚行为。通过多体关联物理与微纳光子学的交叉融合，将半导体光学领域相干凝聚的实现范围扩展到高温高浓度的电子-空穴等离子体相。在此基础上，利用时空多维度高精度实验操控和探测技术，进一步揭示了两团凝聚体间的长程关联作用以及关联相位的动态演化，并实验演示了凝聚体关联行为的调控，为高强度超快光学元器件的新兴性能开发提供了一种基于微纳光学操控-多体关联物理联合的全新设计思路和技术方案。

区别于传统半导体光学微腔的设计理念，该工作将光学共振模式的能级设置在高于半导体发光材料禁带宽度约100 meV的激发态能级处,从而抑制禁带能级附近的快速辐射损耗，在低维量子阱材料中制备高浓度电子-空穴等离子体。在此基础上，通过虚光子交换作用有效的压制准费米能级附近粒子的散射退相，让材料准费米面处物质成分自发地建立相干，形成关联电子-空穴等离子体。当激发浓度超过阈值后，关联电子-空穴等离子体引发的集体辐射在微腔中经过受激增强后形成腔增强超荧光。该工作首次证明：利用腔增强超荧光效应，电子-空穴-光子体系可以在等离子相中展现宏观相干性并在室温环境下发生准凝聚现象。更有趣的是，若在微腔中引入两团电子-空穴等离子体凝聚体，实验表明凝聚体间可建立长程相位关联。关联相位随着系统辐射过程动态演化，并可通过改变激发条件实现调控。该工作引领性地将电子-空穴-光子体系的光-物质集体相干的实现范围拓展至高温高浓度等离子体相区间，首次研究电子-空穴等离子体凝聚团之间的相位锁定机理和调控技术，为多体量子理论的完善和基于微纳结构凝聚行为的高温高强度光电器件开发奠定基础。该成果发表在Phys. Rev. Lett., 124(15):157402, 2020.

半导体光学微腔中电子-空穴等离子体室温凝聚：(a) 样品结构和激发配置。(b) 能带结构和能态密度。(c) 室温下e-h plasma集体关联态的动力学演化。(d) 两团e-h plasma凝聚体间的动态相位关联