超薄光子纳米膜中的原子尺度光耦合控制
光学
2025-10-20 v3 应用物理
摘要
原子层和二维（2D）材料已成为下一代量子和半导体技术的重要构件，其中对光物质相互作用的原子尺度控制至关重要。然而，它们固有的微小相互作用体积对有效集成到量子和纳米光子器件中构成了根本性挑战。解决这一局限性需要开发能够有效增强原子尺度光耦合的光子平台。为此，具有极薄厚度和最小辐射损耗的自支撑纳米膜为将这些材料集成到光子系统中提供了理想框架。在这里，我们展示了一种超薄光子纳米膜，能够实现光耦合的原子尺度控制。该架构支持表面上的强场限制，并显著增强光物质相互作用。通过集成原子层介电质，我们实现了 \AA 级厚度的调制，其中每个沉积周期都会导致高 Q 值谐振的超精细偏移。高分辨率空间映射进一步证实了整个纳米膜表面上均匀且确定性的谐振调谐。此外，通过将 WS2 单层与光子纳米膜集成，实现了单层内的强场局域和显著的发射增强。这种方法为原子尺度光耦合提供了可扩展且通用的途径，有助于克服传统光子学的局限性，并为量子光子学、光电子学和先进半导体技术开辟了机遇。
引用
@article{arxiv.2507.23265,
title = {Atomic-Scale Light Coupling Control in Ultrathin Photonic Nanomembranes},
author = {Chih-Zong Deng and Chun-Hao Chiang and Sunhao Shih and Jui-Han Fu and Yen-Ju Wu and Kuniaki Konishi and Vincent Tung and Chun-Wei Chen and Ya-Lun Ho},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.23265},
year = {2025}
}