原子级压印的石墨烯等离激元腔
光学
2022-06-28 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
范德瓦耳斯(vdW)材料中的等离极化激元有望用于下一代光子学。在具有纳米尺度特征的腔体与电路中确定性地压印高载流子密度的空间图案，是未来非线性纳米光子学与强光-物质相互作用取得进展的基础。在此，我们展示了一种利用氧化激活电荷转移(OCT)原子级压印低损耗石墨烯等离激元结构的通用策略。我们用单层 WSe 覆盖石墨烯，随后将其氧化为高功函数 WOx 以激活电荷转移。纳米红外成像揭示了 WOx/石墨烯界面的低损耗等离极化激元。我们插入 WSe 间隔层以精确控制 OCT 诱导的载流子密度，并实现等离激元近本征品质因子。最后，我们通过可编程 OCT 以个位数纳米精度压印出具有横向突变掺杂轮廓的典型等离激元腔。具体而言，我们展示了基于封装于 WOx 中悬浮石墨烯的、在技术上有吸引力但难以实现的等离激元回音壁谐振器。我们的结果为融合二维材料的新型量子光子架构开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2206.12754,
title = {Atomically imprinted graphene plasmonic cavities},
author = {Brian S. Y. Kim and Aaron J. Sternbach and Min Sup Choi and Zhiyuan Sun and Francesco L. Ruta and Yinming Shao and Alexander S. McLeod and Lin Xiong and Yinan Dong and Anjaly Rajendran and Song Liu and Ankur Nipane and Sang Hoon Chae and Amirali Zangiabadi and Xiaodong Xu and Andrew J. Millis and P. James Schuck and Cory. R. Dean and James C. Hone and D. N. Basov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.12754},
year = {2022}
}
备注
17 pages, 4 figures