新型等离激元光学和过渡金属二硫化物复合体系
Abstract
过渡金属二硫化物(Transition Metal Dichalcogenides, TMDs)以其优异的光电子学特性, 在诸如光捕获、光电探测、光电晶体管、发光二极管以及纳米激光器等领域中展现出了强大的应用潜力, 成为当前研究前沿热点之一. 少层TMDs材料的带隙处于可见和近红外区间, 其激子在室温下具有很大的束缚能、高谐振子强度, 且单层TMDs由于空间反演对称性的破缺具有能谷选择的圆二色性等, 这些特性使得TMDs材料格外引人注目. 金属纳米结构的表面等离激元具有亚波长的光局域特性, 可通过合理的结构设计实现对其共振波长、频谱宽度、近场增强倍数、远场辐射特性的灵活控制. 将等离激元光学结构和过渡金属二硫化物相结合可大幅拓宽纳米光子学前沿基础问题研究与纳米光电器件的设计应用. 本文综述了表面等离激元和TMDs材料复合体系的最新研究进展, 着重阐述了为何这类复合体系能够提供他们各自体系所不能具有的特性. 比如, 表面等离激元的近场增强(场局域)效应可极大增强许多纳米光学系统中的光与物质相互作用强度, 可用于对TMDs材料的光吸收、光发射、光电流以及非线性光学等过程进行调制. TMDs材料具备的受外界环境调控的强激子效应和能谷选择的圆二色性等特性, 可为表面等离激元纳米结构提供丰富的主动调制手段与能谷自由度. 最后展望了该新型复合体系未来的研究方向和机遇.
