通过异质结构形成实现二维材料的介质环境工程

二维材料与纳米光子平台的混合集成已通过原子薄层独特的光学和电子性质，实现了紧凑型光电子器件。虽然大多数努力都集中在将二维材料耦合到预定义的光子结构上，但针对主动工程光子环境的二维异质结构的更广泛潜力仍然基本未被探索。在以往工作中，我们使用单种二维材料，甚至单层薄片就能通过有效的折射率调制，在光子晶体波导中局部诱导高-Q值纳米腔体。本文将这一概念扩展，通过将二维材料薄片进一步转移到诱导的混合纳米腔体上形成异质结构，从而为腔体后制造介质环境工程提供了更大的灵活性。我们表明，高-Q值混合纳米腔体在连续薄片堆叠情况下仍然稳健。将光活性MoTe$_{2}$薄片耦合到这些腔体后，可实现光致发光增强和发射寿命缩短，符合Purcell增强的光-物质相互作用。此外，通过在顶部封装hBN层，可显著提高腔体Q值，与数值模拟结果一致。我们的结果表明，这些异质结构堆叠不仅保留了腔体的质量，还通过薄片厚度、折射率、尺寸和界面设计引入了额外的控制自由度——这比仅使用单层薄片实现的介质环境调制更丰富，为面向可扩展和可重构混合光子系统提供了一种灵活的方法。