华南师范大学信息光电子科技学院

我院兰胜教授课题组在《Nano Letters》上发表重要研究成果

华南师范大学信息光电子科技学院/学院新闻2022-01-12 17:13:53来源:华南师范大学评论:0收藏本文

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近期,我院兰胜教授课题组,在介电-金属复合纳米腔嵌入单层二维材料的强耦合研究中取得重要进展,研究成果以“Greatly Enhanced Plasmon–Exciton Coupling in Si/WS2/Au Nanocavities ”发表在国际权威期刊Nano Letters上(影响因子:11.189)。我院硕士生邓富和黄鸿鑫为论文共同第一作者,兰胜教授为通讯作者,我校为第一完成单位。

光与物质的强相互作用在超快光开关、量子操控以及低阈值激光器等领域具有重要应用价值。近年来,金属纳米颗粒/结构与二维材料被广泛用于实现表面等离子激元与激子的强耦合,因为前者具有较强的电场增强和较小的模式体积,而后者则具有强吸收和大电偶极距。目前,在可见光和近红外波段,金属具有较大的欧姆损耗,严重制约了这种耦合系统的实际应用。兰胜教授课题组创新性地提出并验证了由硅(Si)纳米颗粒和金(Au)薄膜组成的介电-金属复合纳米腔,内嵌单层二硫化钨(WS2),通过数值模拟和实验测量,系统地研究了这种纳米腔支持的表面等离子激元与单层二硫化钨(WS2)激子的耦合作用,证实了表面等离子激元(SPP)镜像磁偶极(MMD)-激子(exciton)三者之间的超强耦合。该研究的创新成果包括:(1) 发现了由 Si 纳米颗粒和 Au 膜组成的介电-金属复合纳米腔支持具有较大增强因子(约200)的“暗”模式,可以实现约240 meV 的拉比能量劈裂;(2) 利用介电-金属复合纳米腔首次证明了三种模式之间的强耦合作用;(3) 利用角度分辨和尺寸分辨的散射光谱成功观测到三种模式的强耦合,为操纵耦合强度提供了更多的自由度。

这些发现为在介电-金属复合体系中实现等离子激元和激子之间的强耦合提供了支撑,并为构建纳米级光子学器件开辟了新的思路。

论文链接:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03576


拟稿:杨爽  欧华鹏

审稿:水玲玲  谢子娟


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