利用单层半导体超晶格逼近吸收极限

光吸收在光电子和光子技术中起着核心作用。因此，高效且小型化的器件需要强吸收材料。然而，对于对称环境中的任何超薄薄膜，其吸光度存在 50% 的基本极限。虽然偏离这些条件可以实现更高的吸收，但寻找具有最高本征吸收的最薄材料仍然是可取的。在此，我们展示了通过将 WS$_2$ 单层人工堆叠成超晶格，实现了接近基本极限的强吸收。我们比较了三种基于不同间隔层材料的简单方法，以超越 WS2 单层的峰值吸光度记录（在理想衬底上为 16%）。通过无故意间隔层的直接单层堆叠，我们实现了人工双层 30% 的透射对比度，尽管对层间距的控制有限。利用旋涂分子间隔层，我们在双层中实现了可控的间隔层厚度，达到 28% 的透射对比度，同时由于掺杂增强了光致发光。最后，我们利用氧化铝间隔层的原子层沉积技术，将 4 单层超晶格的透射对比度提升至 36%。我们的结果表明，单层超晶格是一个强大的平台，可直接应用于改善激子 - 极化激元现象（如强光 - 物质耦合）以及调制器和光电探测器等纳米光子器件。