由双曲极化激元介导的电致发光与能量转移
介观与纳米尺度物理
2025-03-28 v5
摘要
在高电流下，某些材料可发射超出白炽状态的电磁辐射。这一现象被称为电致发光，能高效发射可见光光子，并是家用照明设备（如发光二极管）的基础。原则上，电致发光可导致称为声子极化激元的受限光-物质激发的中红外 (mid-IR) 发射，其源于光子与晶格振动（光学声子）的耦合。特别地，在范德瓦耳斯晶体六方氮化硼 (hBN) 中产生的声子极化激元表现出双曲色散，增强了光-物质耦合。因此，双曲声子极化激元 (HPhPs) 的电致发光被提出作为 hBN 封装石墨烯晶体管内奇特辐射能量转移的解释。然而，由于 HPhPs 是受限的，它们在远场不可达，因此任何电致发光的迹象仅基于间接电子特征，并需通过直接观测确认。在此，我们展示了由强偏置高迁移率石墨烯在范德瓦耳斯异质结构中激发的 HPhPs 的远场中红外（{\lambda} = 6.5 {\mu}m）电致发光，并量化了通过材料的相应辐射能量转移。HPhPs 的存在通过其于异质结构不连续处的弹性散射经远场中红外光谱揭示。相应辐射通量由接收能量的衬底的中红外高温测定量化。该辐射能量转移在具有纳米尺度不均匀性的 hBN 中被证明减弱，展示了电磁环境在此过程中的核心作用。
引用
@article{arxiv.2310.08351,
title = {Electroluminescence and Energy Transfer Mediated by Hyperbolic Polaritons},
author = {L. Abou-Hamdan and A. Schmitt and R. Bretel and S. Rossetti and M. Tharrault and D. Mele and A. Pierret and M. Rosticher and T. Taniguchi and K. Watanabe and C. Maestre and C. Journet and B. Toury and V. Garnier and P. Steyer and J. H. Edgar and E. Janzen and J-M. Berroir and G. Fève and G. Ménard and B. Plaçais and C. Voisin and J-P. Hugonin and E. Bailly and B. Vest and J-J. Greffet and P. Bouchon and Y. De Wilde and E. Baudin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.08351},
year = {2025}
}
备注
32 pages including Extended Data and Supplementary Material (Main text: 7 pages, 4 figures)