利用低温傅里叶变换红外显微光谱测定范德华材料的光学和极化激元特性

范德华材料已被证明能支持许多奇异的极化激元现象，这些现象源于其层状结构以及相关的振动和电子特性。这包括新兴的极化激元现象，如双曲性和激子-极化激元形成。然而，许多范德华材料的独特性质在低温下最为显著。这给极化激元研究带来了特殊挑战，因为需要可靠的光学常数数据来理解光-物质耦合。对于红外极化激元（3-100微米），剥离薄片的小尺寸使得传统的椭偏测量无法进行。本文介绍了一种完全由现成组件构建的低温傅里叶变换红外显微镜设计，以及用于确定光学常数的拟合程序。我们使用该显微镜首次展示了使用同位素纯硼生长的六方氮化硼光学特性的温度依赖性表征。我们表明，靠近横向光学声子的法布里-珀罗型共振显示了几个关键参数的温度依赖性调谐。我们对红外介电函数的完整分析显示，光学常数存在微小但显著的调谐，这与文献中的拉曼数据高度一致。然后，我们利用这些介电数据执行并分析了极化激元传播特性，其结果与已发表的低温散射型近场显微镜结果非常吻合。除了对六方氮化硼中双曲极化激元的深入理解外，我们的论文还代表了一个可迁移的框架，用于表征剥离的红外极化激元材料和其他红外器件。这可能会加速其他材料系统中的发现，特别是那些空间不均匀或无法制备成大单晶的材料系统。